德国弗劳恩霍夫研究机构（Fraunhofer Research）正在利用英伟达（Nvidia）的仿真技术设计未来的自主移动机器人，大大推进自主移动机器人的技术水平。

这个位于德国的研究小组的O3dyn平台旨在创建和测试用于制造的自主移动机器人。

这一切是如何开始的

约瑟夫-弗劳恩霍夫是19世纪的光学先驱，他将科学研究与工业应用结合起来。时至今日，德国的弗劳恩霍夫协会--欧洲最大的研发组织--正将目光投向关键技术的应用研究，从人工智能到网络安全再到医学。

其弗劳恩霍夫IML部门的目标是推动物流和机器人技术的边界。德国研究人员正在利用Nvidia Isaac Sim，通过模拟在机器人设计方面取得进展。像许多人一样，包括宝马、亚马逊和西门子，弗劳恩霍夫IML依靠Nvidia Omniverse。它利用Nvidia Omniverse在物流履行和制造方面的应用研究中取得进展。

弗劳恩霍夫的最新创新，被称为O3dyn，使用Nvidia模拟和机器人技术来创建一个室内-室外自主移动机器人（AMR）。它的目标是实现从自动导引车到快速移动的AMR的跳跃，这些AMR甚至还没有在市场上出现。这种自动化水平的进步有望在物流加速方面有一个巨大的提升。

弗劳恩霍夫IML部门的机器人和人工智能研究员Julian Eber说："我们正在研究如何在物流场景中尽可能快、尽可能安全地进行。”

从MP3到AMR

弗劳恩霍夫IML的母体组织位于国家中心附近的多特蒙德，拥有超过3万名员工，参与了数百个研究项目。在20世纪90年代，它负责开发MP3文件格式，这导致了数字音乐革命。为了让自动导引车沿着与光盘相同的道路前进，弗劳恩霍夫在2013年推出了一个突破性的机器人，现在被宝马公司在其装配厂和其他地方广泛使用。

这种机器人被称为STR，是工业制造的主力。它用于为生产线移动货物。弗劳恩霍夫IML的人工智能工作有利于STR和这个机器人平台的其他更新，如O3dyn。弗劳恩霍夫IML的目标是创造提供新技术状态的AMR。O3dyn依靠Nvidia Jetson边缘人工智能和机器人平台的众多摄像头和传感器输入来帮助导航。

推进速度和灵活性，它能够以每小时30英里的速度前进，并有人工智能辅助的车轮，可用于任何方向的移动，以操纵紧张的情况。

弗劳恩霍夫IML公司的人工智能和自主系统负责人索伦-克纳说："全方位的动态是非常独特的，据我们所知，市场上没有这样的东西。“

弗劳恩霍夫IML公司在Nvidia GTC上偷看了其在这个托盘移动机器人上的最新发展。

将模拟与现实联系起来

通过使用Isaac Sim，Fraunhofer IML的最新研究致力于通过缩小模拟与现实的差距，在模拟中开发和验证这些AMR。研究人员依靠Isaac Sim对其高动态自主移动机器人进行虚拟开发，在逼真的、物理上准确的三维世界中锻炼机器人。

这使弗劳恩霍夫能够将其机器人的5400多个部件从计算机辅助设计软件中导入虚拟环境中。然后，它可以用Omniverse PhysX的物理精确规格来装备它们。

其结果是，虚拟机器人版本可以在模拟中像现实世界中的物理机器人一样迅速移动。利用虚拟环境，弗劳恩霍夫可以加速开发，安全地提高现实世界部署的准确性，并更快地扩大规模。尽量减少模拟与现实的差距，使模拟成为机器人的数字现实。这是弗劳恩霍夫所说的基于模拟的人工智能概念。

为了更快地取得成果，弗劳恩霍夫正在将AMR仿真模型发布为开放源码，以便开发者可以进行改进。

Kerner说："这对物流的未来很重要。我们希望有尽可能多的人在模拟中从事这类动态机器人的定位、导航和人工智能工作。"

德国弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所( Fraunhofer IPA)是Fraunhofer-Gesellschaft最大的研究机构之一，成立于1959年，拥有近1000名员工。我们的领先和未来主题包括电池生产，通过生物智能，数字化转型，节俭的制造系统，用于生产的人工智能和具有弹性的价值创造的增值。

Fraunhofer IPA的研发工作重点是与制造业相关的组织和技术问题。我们开发，测试和实施方法，组件和设备，直至完整的机器和生产线。Fraunhofer IPA的15个专业部门涵盖了制造工程的整个领域。他们由六个业务部门协调，并与以下行业的工业企业跨学科合作：汽车，机械和设备，电子和微系统，能源，医疗工程和生物技术以及过程工业。

未来是我们的产品：可持续，个性化和智能

我们的研发工作致力于经济高效地生产可持续性和个性化产品。这基于两个战略基石：大规模可持续性（旨在最大程度地减少资源消耗，同时使生活水平最大化）和大规模个性化，我们希望将大规模生产的成本优势（规模经济）与相关的优点相结合具有灵活性（范围经济）。我们的目标是使批量生产1的个性化产品与批量生产产品的价格相同。

S-TEC将公司与研究和政治联系起来

S-TEC由弗劳恩霍夫大学，斯图加特大学和巴登-符腾堡州政府共同创立，旨在推进面向未来的研究主题并将其迅速推向市场。灯塔研究，校园产业项目和初创企业以及培训课程和继续教育计划在校园内进行。S-TEC通过斯图加特高度多样化的研究环境为公司联网。

从数字到生物的转变

数字化价值链之后会发生什么？如今，Fraunhofer IPA已经在生物智能增值系统的开发中发挥了关键作用。未来，生物转化将把自然与技术融合在一起，即生物圈和技术圈。经过长达三年半的发展历程中的优化，原理，过程和有机体正逐渐进入工业价值链。得益于生物工程和信息技术方面的创新，现在可以将其培育并整合到众多工业过程中。这使价值链更有效，更高效，更可持续-造福人类，尤其是环境。

历史

故事要追溯到卡尔·马丁·多莱扎莱克(Carl Martin Dolezalek)拥有的一家私立机构，他于1955 年在斯图加特大学创立了工业制造和工厂管理研究所(IFF)。

1958 年 12 月，在巴登符腾堡州经济部的建议下，Dolezalek联系了慕尼黑的弗劳恩霍夫协会，以便使大学研究更加实用，同时能够与工业界更紧密地合作。与慕尼黑应用研究学会的合作始于 1959 年 7 月 1 日的行政协助。这一天被视为生产工程与自动化研究所 IPA 的成立日期。1971 年 IPA 完全并入弗劳恩霍夫学会，并已从那时起被称为 Fraunhofer 生产工程和自动化研究所 IPA。

Dolezalek退休后，Hans-JürgenWarnecke于 1971 年 1 月接管了 IPA 和 IFF。1970 年代，Warnecke 将该研究所扩展为弗劳恩霍夫协会最重要和最大的个体研究所。在随后的几年里，个别部门被外包以创建更多的弗劳恩霍夫研究所。弗劳恩霍夫生产系统和设计技术研究所IPK于 1978 年从 1976 年成立的 IPA 柏林部门中诞生。

越来越多的硬件项目导致 1980 年在斯图加特成立了弗劳恩霍夫技术开发集团 TEG。一年后，即 1981 年，弗劳恩霍夫工业工程与组织IAO研究所从 IPA 工业工程系中脱颖而出。

Warnecke 的继任者是 1993 年的Rolf Dieter Schraft。从 1995 年到 2014 年，IPA 的负责人总是有两名研究所所长。Schraft于 1993 年至 2007 年担任该职位，Engelbert Westkämper从 1995 年至 2011 年担任。AlexanderVerl于 2007 年取代 Schraft 并担任该职位至 2014 年。此后，Thomas Bauernhansl于 2011 年与 Verl 一起接管了研究所的管理工作。 Fraunhofer IPA 的负责人。Alexander Sauer 于2020 年 1 月 1 日加入Fraunhofer IPA 的管理团队。

研究与开发

Fraunhofer IPA 研究生产组织(1)、表面技术(2)、自动化(3) 和工艺技术(4) 等领域。这些总体主题由 15 个专业部门处理。Fraunhofer IPA 以所谓的矩阵结构组织其与工业的接近度，具有六个业务领域：汽车 (1)、机械和设备工程 (2)、电子和微系统技术（3）、能源（4）、医疗和生物技术（5）和加工工业（6）。业务领域充当行业的联系人，并在 Fraunhofer IPA 的所有部门中处理各自的研发需求，这是必要的。这种跨学科深度的网络旨在确保技术发展用于各个行业，并从新发展中受益。例如，3D 打印用于假肢的医疗技术，用于轻型结构的车辆或飞机结构。研究领域的多样性及其组织结构凸显了弗劳恩霍夫 IPA 的异类研究和开发范围。

业务领域

汽车

“汽车”业务领域针对汽车（供应商）行业。它结合了行业的要求和各个专业部门的能力。例如，在轻型结构和电动汽车领域开展研究工作。

机械和设备工程

“机械和设备工程”业务领域为机器、设备或组件开发单独的流程和程序，并在生产技术方面实施它们。该产品组合还包括设计和优化工厂和生产组织。

电子和微系统技术

大量创新的高科技产品只有借助电子系统和微系统技术才能实现。“电子和微系统技术”业务领域提供从基础到生产技术最终应用的支持，并且经常推动新型组件的制造。

能源

“能源”业务领域针对电能存储、能源效率、太阳能和风能等主题实施可持续生产和自动化解决方案。由于该领域捆绑了各个专业部门的核心能力，因此可以为能源转型的挑战提供创新和跨学科的发展。重点是制造企业。

医学和生物工程

“医疗和生物技术”部门处理医疗技术、生物技术和制药以及诊所的诊断和干预三个主要主题。重点是质量和法规事务、生命科学行业的纯度以及生产和流程优化等领域。跨学科团队拥有开发跨行业解决方案的最佳先决条件。

过程工业

“流程工业”业务领域涉及直接连续执行的生产步骤。与普通货运行业相比，这里使用流动而不是固体材料。重点是化工行业。子领域包括表面技术和清洁技术。对于 IPA 科学家来说，重要的是不仅要解决大公司的问题，还要解决具有“流程工业”业务领域的中小型企业的问题。

部门

15 个专业部门研究生产组织、表面技术、自动化和工艺技术等领域。

可持续生产和质量

“可持续生产和质量”部门调查公司如何可持续运营。重点是开发和优化资源节约型和节能型生产工艺、产品或技术。工业和研究项目涉及整个产品生命周期，但也涉及特定的产品生命阶段。

工业能源系统

该部门负责识别生产设施中的效率和灵活性潜力，并为运营能源管理系统开发量身定制的概念。

工厂规划和生产管理

“工厂规划和生产管理”部门的服务范围从工厂场地的规划到生产的战略调整及其在运营过程中的优化，再到基于价值的产品设计以及相关的制造和装配过程。

企业战略与发展

该部门成立于 2019 年 1 月，其核心任务是全面了解公司。除了制定战略计划，例如数字公司转型，重点是创新商业模式、商业生态系统和智能组织等主题的有条不紊的进一步发展。

DigITools - 生产中的数字工具

DigITools 能力中心的研发重点是数字化生产的 IT 架构、数据和应用服务以及实施方法。她支持公司开发数字工具并将其集成到生产中。除了为计算机和通信基础设施的各个方面提供咨询和开发解决方案外，服务还包括数字化和集成解决方案，例如用于系统和数据集成的制造服务总线 (MSB)。

机器人和辅助系统

“机器人和辅助系统”部门为工业应用和服务行业设计机器人和自动化解决方案。关键技术在创新工业机器人、服务机器人和智能机器中开发和应用。服务组合包括市场和可行性研究、运动学仿真、原型开发和优化等。

洁净室制造

“纯微生产”部门处理与小型化和污染关键生产过程相关的生产相关问题。工作领域从概念阶段延伸到实施，再到系统或整个生产设施的调试。这包括纯度技术、精密组装和应用技术、数字印刷技术以及设计和控制领域的研发服务。