DFKI und Hitachi entwickeln mobiles KI-System zur Aktivitätserkennung bei Fertigungsarbeiten

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und Hitachi haben gemeinsam eine KI-Technologie entwickelt, welche Arbeitsaktivitäten mittels tragbarer Geräte erfasst. Mit dem System lassen sich anspruchsvolle Arbeitstätigkeiten unterstützen und menschliche Fehler in der Fertigung vermeiden. Auf der Cebit 2017 vom 20. bis 24. März in Hannover wird ein Prototyp erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt (Halle 4, A38/70).




Read this press release in English here

Die Erkennung der Arbeitshandlungen in Echtzeit geschieht über die Blickverfolgung anhand einer sogenannten „Eyetracking“-Brille, darauf aufsetzende Aufmerksamkeitsmessung sowie über Armband-Sensorik. Die hohe Erkennungsfähigkeit wird durch den Einsatz von Deep Learning-Technologien erreicht. Durch diese lernt das System die verwendeten Werkzeuge und Teile sowie die zu erwartenden Aktionen. Ziel der Entwicklung ist es, den Menschen bei anspruchsvollen Tätigkeiten in der Fertigung zu unterstützen, dadurch Fehler zu vermeiden und so zur Steigerung von Qualität und Effizienz beizutragen.

Getrieben durch globale Initiativen, wie Industrie 4.0 in Deutschland und Society 5.0 in Japan, beschleunigt die verarbeitende Industrie ihre Bemühungen um Innovationen in der Produktion durch KI und Robotik. So sollen komplexe Tätigkeiten unterstützt und einfache Arbeiten zunehmend automatisiert werden. Als Grundlage hierfür sind moderne IoT-Technologien erforderlich. Mit ihnen lassen sich die Aktivitäten und Zustände von Personen in ihrem Arbeitsumfeld erfassen, diese unterstützen und so Fehler verhindern. Das von DFKI und Hitachi entwickelte KI-System ist dementsprechend in der Lage, auf Basis von Blickrichtungs- und Bewegungssensoren, kritische Handlungen und Gerätefehler in der Produktionslinie frühzeitig zu erkennen. Die Wissenschaftler des DFKI-Forschungsbereichs Smarte Daten & Wissensdienste und die Entwickler von Hitachi verwenden dabei ausschließlich Daten aus mobilen, am Körper getragenen Sensoren, aus der Eyetracking-Brille und den Armband-Sensoren.

Die gemeinsam entwickelte KI-Technologie zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus:

  1. Erkennung der im Zentrum der Aufmerksamkeit stehenden Objekte durch Eyetracking:
    Durch die präzise Verfolgung der Augenbewegungen und Blickpunkte mittels einer Eyetracking-Brille werden betrachtete Objekte wie „Schraube“ oder „Schraubenzieher“ erkannt, ohne durch die Umgebung oder den Hintergrund gestört zu werden. Um die Objekte zuverlässig zu erkennen, kommen Deep Learning-Methoden zum Einsatz.
  2. Erkennung der grundlegenden Handlungen über Armband-Sensorik:
    Am Handgelenk getragene Sensoren erfassen Handlungen wie drehen“ oder „drücken“ über die Armbewegungen. Die Daten werden in Echtzeit aus Richtungs-, Beschleunigungs- und Rotationssignalen sowie elektrischen Signalen der Muskelkontraktionen extrahiert.
  3. Hierarchisches Aktivitätserkennungsmodell, zur Erkennung der Aktivitäten durch die Integration betrachteter Objekten und menschlicher Handlungen:
    Diese Technologie verbindet die beiden zuvor genannten Methoden zu einer hierarchischen Aktivitätserkennung, sodass Handlungen wie „Verdrehen der Schraube“ erkannt werden. Aus vorab gelernten Handlungen und verwendeten Gegenständen lässt sich so eine Vielzahl von Arbeitsaktivitäten ableiten.

Auf Basis dieser Technologien wurde das KI-System entwickelt, welches Aktivitäten wie "Verdrehen einer Schraube" oder "Drücken eines Schalters" als Teil der "Inspektionsaufgabe“ in Echtzeit erkennt. Dieses soll nun im industriellen Einsatz weiterentwickelt werden um Arbeitsprozesse zu optimieren, bei denen intelligente Assistenz und Fehlererkennung besonders erforderlich sind.

Prof. Dr. Andreas Dengel, Leiter des an der Entwicklung beteiligten DFKI-Forschungsbereichs Smarte Daten & Wissensdienste: „Das mit Hitachi erarbeitete System nutzt mehrere menschliche Sinne, um den Menschen im Arbeitsumfeld der Fertigung zu unterstützen. Die Nutzung von visuellen Aufmerksamkeitsdaten erlaubt es, das betrachtete Objekt zu erkennen und mit körperlicher Aufmerksamkeit in Form von bestimmten Muskelaktivitäten zu kombinieren und so auf Aktionen zu schließen“.

Auf der Digitalmesse "CeBIT" vom 20. bis 24. März 2017 in Hannover wird erstmals ein Prototyp der Technologie präsentiert (Halle 4, A38/70).
 

Hitachi_Worker


Über Hitachi, Ltd.

Hitachi Ltd. (TSE: 6501) mit Hauptgeschäftssitz in Tokio, Japan, liefert hochrangige Innovationen, die den Herausforderungen unserer modernen Gesellschaft begegnen. Der Gesamtumsatz des Unternehmens belief sich im Fiskaljahr 2015 (zum 31. März 2016) auf 10.034,3 Mrd. Yen (83,6 Mrd. Euro). Die Hitachi Group ist weltweit führend im Geschäftsbereich „Social Innovation“ und hat etwa 335.000 Mitarbeiter rund um den Globus. Aus gemeinsamer Entwicklung liefert Hitachi seinen Kunden nachhaltige Lösungen über ein weites Spektrum verschiedenster Branchen hinweg, etwa an Energieversorger, Industrie und Distribution, an Wasserwirtschaft und Stadtentwicklung, an das Finanz- und Gesundheitswesen sowie die öffentliche Hand. Weitere Informationen über Hitachi finden Sie auf der Unternehmenswebsite http://www.hitachi.com.

Pressekontakt:

Christian Heyer
Leiter Unternehmenskommunikation Kaiserslautern
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
E-Mail: uk-kl@dfki.de

Kensuke Katagiri
Hitachi, Ltd.
+81 3-5208-9324
E-Mail: kensuke.katagiri.dc@hitachi.com