德國弗勞恩霍夫研究機構（Fraunhofer Research）正在利用英偉達（Nvidia）的仿真技術設計未來的自主移動機器人，大大推進自主移動機器人的技術水平。

這個位于德國的研究小組的O3dyn平臺旨在創建和測試用于制造的自主移動機器人。

這一切是如何開始的

約瑟夫-弗勞恩霍夫是19世紀的光學先驅，他將科學研究與工業應用結合起來。時至今日，德國的弗勞恩霍夫協會--歐洲最大的研發組織--正將目光投向關鍵技術的應用研究，從人工智能到網絡安全再到醫學。

其弗勞恩霍夫IML部門的目標是推動物流和機器人技術的邊界。德國研究人員正在利用Nvidia Isaac Sim，通過模擬在機器人設計方面取得進展。像許多人一樣，包括寶馬、亞馬遜和西門子，弗勞恩霍夫IML依靠Nvidia Omniverse。它利用Nvidia Omniverse在物流履行和制造方面的應用研究中取得進展。

弗勞恩霍夫的最新創新，被稱為O3dyn，使用Nvidia模擬和機器人技術來創建一個室內-室外自主移動機器人（AMR）。它的目標是實現從自動導引車到快速移動的AMR的跳躍，這些AMR甚至還沒有在市場上出現。這種自動化水平的進步有望在物流加速方面有一個巨大的提升。

弗勞恩霍夫IML部門的機器人和人工智能研究員Julian Eber說："我們正在研究如何在物流場景中盡可能快、盡可能安全地進行。”

從MP3到AMR

弗勞恩霍夫IML的母體組織位于國家中心附近的多特蒙德，擁有超過3萬名員工，參與了數百個研究項目。在20世紀90年代，它負責開發MP3文件格式，這導致了數字音樂革命。為了讓自動導引車沿著與光盤相同的道路前進，弗勞恩霍夫在2013年推出了一個突破性的機器人，現在被寶馬公司在其裝配廠和其他地方廣泛使用。

這種機器人被稱為STR，是工業制造的主力。它用于為生產線移動貨物。弗勞恩霍夫IML的人工智能工作有利于STR和這個機器人平臺的其他更新，如O3dyn。弗勞恩霍夫IML的目標是創造提供新技術狀態的AMR。O3dyn依靠Nvidia Jetson邊緣人工智能和機器人平臺的眾多攝像頭和傳感器輸入來幫助導航。

推進速度和靈活性，它能夠以每小時30英里的速度前進，并有人工智能輔助的車輪，可用于任何方向的移動，以操縱緊張的情況。

弗勞恩霍夫IML公司的人工智能和自主系統負責人索倫-克納說："全方位的動態是非常獨特的，據我們所知，市場上沒有這樣的東西。“

弗勞恩霍夫IML公司在Nvidia GTC上偷看了其在這個托盤移動機器人上的最新發展。

將模擬與現實聯系起來

通過使用Isaac Sim，Fraunhofer IML的最新研究致力于通過縮小模擬與現實的差距，在模擬中開發和驗證這些AMR。研究人員依靠Isaac Sim對其高動態自主移動機器人進行虛擬開發，在逼真的、物理上準確的三維世界中鍛煉機器人。

這使弗勞恩霍夫能夠將其機器人的5400多個部件從計算機輔助設計軟件中導入虛擬環境中。然后，它可以用Omniverse PhysX的物理精確規格來裝備它們。

其結果是，虛擬機器人版本可以在模擬中像現實世界中的物理機器人一樣迅速移動。利用虛擬環境，弗勞恩霍夫可以加速開發，安全地提高現實世界部署的準確性，并更快地擴大規模。盡量減少模擬與現實的差距，使模擬成為機器人的數字現實。這是弗勞恩霍夫所說的基于模擬的人工智能概念。

為了更快地取得成果，弗勞恩霍夫正在將AMR仿真模型發布為開放源碼，以便開發者可以進行改進。

Kerner說："這對物流的未來很重要。我們希望有盡可能多的人在模擬中從事這類動態機器人的定位、導航和人工智能工作。"

德國弗勞恩霍夫制造工程與自動化研究所( Fraunhofer IPA)是Fraunhofer-Gesellschaft最大的研究機構之一，成立于1959年，擁有近1000名員工。我們的領先和未來主題包括電池生產，通過生物智能，數字化轉型，節儉的制造系統，用于生產的人工智能和具有彈性的價值創造的增值。

Fraunhofer IPA的研發工作重點是與制造業相關的組織和技術問題。我們開發，測試和實施方法，組件和設備，直至完整的機器和生產線。Fraunhofer IPA的15個專業部門涵蓋了制造工程的整個領域。他們由六個業務部門協調，并與以下行業的工業企業跨學科合作：汽車，機械和設備，電子和微系統，能源，醫療工程和生物技術以及過程工業。

未來是我們的產品：可持續，個性化和智能

我們的研發工作致力于經濟高效地生產可持續性和個性化產品。這基于兩個戰略基石：大規模可持續性（旨在最大程度地減少資源消耗，同時使生活水平最大化）和大規模個性化，我們希望將大規模生產的成本優勢（規模經濟）與相關的優點相結合具有靈活性（范圍經濟）。我們的目標是使批量生產1的個性化產品與批量生產產品的價格相同。

S-TEC將公司與研究和政治聯系起來

S-TEC由弗勞恩霍夫大學，斯圖加特大學和巴登-符騰堡州政府共同創立，旨在推進面向未來的研究主題并將其迅速推向市場。燈塔研究，校園產業項目和初創企業以及培訓課程和繼續教育計劃在校園內進行。S-TEC通過斯圖加特高度多樣化的研究環境為公司聯網。

從數字到生物的轉變

數字化價值鏈之后會發生什么？如今，Fraunhofer IPA已經在生物智能增值系統的開發中發揮了關鍵作用。未來，生物轉化將把自然與技術融合在一起，即生物圈和技術圈。經過長達三年半的發展歷程中的優化，原理，過程和有機體正逐漸進入工業價值鏈。得益于生物工程和信息技術方面的創新，現在可以將其培育并整合到眾多工業過程中。這使價值鏈更有效，更高效，更可持續-造福人類，尤其是環境。

歷史

故事要追溯到卡爾·馬丁·多萊扎萊克(Carl Martin Dolezalek)擁有的一家私立機構，他于1955 年在斯圖加特大學創立了工業制造和工廠管理研究所(IFF)。

1958 年 12 月，在巴登符騰堡州經濟部的建議下，Dolezalek聯系了慕尼黑的弗勞恩霍夫協會，以便使大學研究更加實用，同時能夠與工業界更緊密地合作。與慕尼黑應用研究學會的合作始于 1959 年 7 月 1 日的行政協助。這一天被視為生產工程與自動化研究所 IPA 的成立日期。1971 年 IPA 完全并入弗勞恩霍夫學會，并已從那時起被稱為 Fraunhofer 生產工程和自動化研究所 IPA。

Dolezalek退休后，Hans-JürgenWarnecke于 1971 年 1 月接管了 IPA 和 IFF。1970 年代，Warnecke 將該研究所擴展為弗勞恩霍夫協會最重要和最大的個體研究所。在隨后的幾年里，個別部門被外包以創建更多的弗勞恩霍夫研究所。弗勞恩霍夫生產系統和設計技術研究所IPK于 1978 年從 1976 年成立的 IPA 柏林部門中誕生。

越來越多的硬件項目導致 1980 年在斯圖加特成立了弗勞恩霍夫技術開發集團 TEG。一年后，即 1981 年，弗勞恩霍夫工業工程與組織IAO研究所從 IPA 工業工程系中脫穎而出。

Warnecke 的繼任者是 1993 年的Rolf Dieter Schraft。從 1995 年到 2014 年，IPA 的負責人總是有兩名研究所所長。Schraft于 1993 年至 2007 年擔任該職位，Engelbert Westk?mper從 1995 年至 2011 年擔任。AlexanderVerl于 2007 年取代 Schraft 并擔任該職位至 2014 年。此后，Thomas Bauernhansl于 2011 年與 Verl 一起接管了研究所的管理工作。 Fraunhofer IPA 的負責人。Alexander Sauer 于2020 年 1 月 1 日加入Fraunhofer IPA 的管理團隊。

研究與開發

Fraunhofer IPA 研究生產組織(1)、表面技術(2)、自動化(3) 和工藝技術(4) 等領域。這些總體主題由 15 個專業部門處理。Fraunhofer IPA 以所謂的矩陣結構組織其與工業的接近度，具有六個業務領域：汽車 (1)、機械和設備工程 (2)、電子和微系統技術（3）、能源（4）、醫療和生物技術（5）和加工工業（6）。業務領域充當行業的聯系人，并在 Fraunhofer IPA 的所有部門中處理各自的研發需求，這是必要的。這種跨學科深度的網絡旨在確保技術發展用于各個行業，并從新發展中受益。例如，3D 打印用于假肢的醫療技術，用于輕型結構的車輛或飛機結構。研究領域的多樣性及其組織結構凸顯了弗勞恩霍夫 IPA 的異類研究和開發范圍。

業務領域

汽車

“汽車”業務領域針對汽車（供應商）行業。它結合了行業的要求和各個專業部門的能力。例如，在輕型結構和電動汽車領域開展研究工作。

機械和設備工程

“機械和設備工程”業務領域為機器、設備或組件開發單獨的流程和程序，并在生產技術方面實施它們。該產品組合還包括設計和優化工廠和生產組織。

電子和微系統技術

大量創新的高科技產品只有借助電子系統和微系統技術才能實現。“電子和微系統技術”業務領域提供從基礎到生產技術最終應用的支持，并且經常推動新型組件的制造。

能源

“能源”業務領域針對電能存儲、能源效率、太陽能和風能等主題實施可持續生產和自動化解決方案。由于該領域捆綁了各個專業部門的核心能力，因此可以為能源轉型的挑戰提供創新和跨學科的發展。重點是制造企業。

醫學和生物工程

“醫療和生物技術”部門處理醫療技術、生物技術和制藥以及診所的診斷和干預三個主要主題。重點是質量和法規事務、生命科學行業的純度以及生產和流程優化等領域。跨學科團隊擁有開發跨行業解決方案的最佳先決條件。

過程工業

“流程工業”業務領域涉及直接連續執行的生產步驟。與普通貨運行業相比，這里使用流動而不是固體材料。重點是化工行業。子領域包括表面技術和清潔技術。對于 IPA 科學家來說，重要的是不僅要解決大公司的問題，還要解決具有“流程工業”業務領域的中小型企業的問題。

部門

15 個專業部門研究生產組織、表面技術、自動化和工藝技術等領域。

可持續生產和質量

“可持續生產和質量”部門調查公司如何可持續運營。重點是開發和優化資源節約型和節能型生產工藝、產品或技術。工業和研究項目涉及整個產品生命周期，但也涉及特定的產品生命階段。

工業能源系統

該部門負責識別生產設施中的效率和靈活性潛力，并為運營能源管理系統開發量身定制的概念。

工廠規劃和生產管理

“工廠規劃和生產管理”部門的服務范圍從工廠場地的規劃到生產的戰略調整及其在運營過程中的優化，再到基于價值的產品設計以及相關的制造和裝配過程。

企業戰略與發展

該部門成立于 2019 年 1 月，其核心任務是全面了解公司。除了制定戰略計劃，例如數字公司轉型，重點是創新商業模式、商業生態系統和智能組織等主題的有條不紊的進一步發展。

DigITools - 生產中的數字工具

DigITools 能力中心的研發重點是數字化生產的 IT 架構、數據和應用服務以及實施方法。她支持公司開發數字工具并將其集成到生產中。除了為計算機和通信基礎設施的各個方面提供咨詢和開發解決方案外，服務還包括數字化和集成解決方案，例如用于系統和數據集成的制造服務總線 (MSB)。

機器人和輔助系統

“機器人和輔助系統”部門為工業應用和服務行業設計機器人和自動化解決方案。關鍵技術在創新工業機器人、服務機器人和智能機器中開發和應用。服務組合包括市場和可行性研究、運動學仿真、原型開發和優化等。

潔凈室制造

“純微生產”部門處理與小型化和污染關鍵生產過程相關的生產相關問題。工作領域從概念階段延伸到實施，再到系統或整個生產設施的調試。這包括純度技術、精密組裝和應用技術、數字印刷技術以及設計和控制領域的研發服務。