Vernetzungsstruktur des Gesamtsystems "Intelligente, vernetzte Gegenstände für den Alltag"

tech-solute im spannenden CoPot Förderprojekt mit an Bord

tech-solute beteiligt sich an dem Förderprojekt „Innovations- und Technologiepartnerschaften für die Mensch-Technik-Interaktion: Intelligente, vernetzte Gegenstände für den Alltag“.


Power-Tools, beispielsweise Akkuschrauber oder Bohrmaschinen sind heutzutage in der überwiegenden Mehrzahl der deutschen Privathaushalte anzutreffen. Die Do-it-yourself- Heimwerkerbewegung ist in diesem Zusammenhang ein wachsender Trend (69,41 Milliarden Euro Marktvolumen im Bereich Home und Garden wird laut Euromonitor für 2018 prognostiziert). Bei den in diesem Bereich tätigen Hobbyhandwerkern handelt es sich meist um Laien ohne eine spezifische Fachausbildung. In Kombination mit einer wachsenden Do-it-yourself-Bewegung und dem darin begründeten Trend zu immer komplexeren Werkvorhaben ergibt sich hieraus bei der Benutzung von Power-Tools (z. B. Akkuschrauber) ein steigender Bedarf an Unterstützung und Sicherheit. Auf Grund von fehlendem Fachwissen kann es beim Laien zur Fehlbedienung des Power-Tools kommen, was in einer fehlerhaften Bauausführung, Geräteschäden oder sogar der Verletzung des Anwenders oder Dritten resultiert. Die zunehmende Digitalisierung und die Zugänglichkeit von IoT-Technologien bieten vielfache Möglichkeiten diesem Bedarf nach Unterstützung und Sicherheit auf technologischer Ebene zu begegnen. Hieraus leitet sich für das Konsortium eine zentrale Forschungsfrage ab:


Ist es möglich, intelligente Power-Tools mit miniaturisierter Sensorik,  durch eine Cloud-basierte Vernetzungsstuktur so zu verbinden, dass der Laiein der Benutzung unterstützt wird und sich die Qualität des handwerklichen Arbeitsergebnisses verbessert?


Gesamtziel des Verbundprojektes:

Die oben skizzierte Herausforderung der intelligenten Vernetzung von Geräten soll durch das Vorhaben INTELLIGENTE POWER-TOOLS (iPoT) gelöst werden, in welchem neuartige Methoden entwickelt werden, um sowohl bestehende, als auch neue Power-Tools zu intelligenten Assistenten weiterzuentwickeln. Diese sollen den Anwender unterstützen, Situationen erkennen, Handlungen identifizieren und anschließend dynamisch auf Situationen und Kontexte reagieren. Das Forschungsvorhaben sowie das darin zu entwickelnde Power-Tool-System gliedert sich in drei Bereiche.

  1. Die Auswertung von anonymisierten Nutzerdaten mit Machine Learning-Algorithmen zur Optimierung der Betriebsparameter des Power-Tools und zur Anleitung des Anwenders durch Best-Practice-Lösungen. Der Anwender ist hierbei integraler Bestandteil des Systems, da er durch die Analyse seines Arbeitsprozesses indirekt zu dessen Verbesserung beiträgt.
  2. Die Umsetzung einer Vernetzungsstruktur mit einer zentralen Cloud-Plattform, welche den Anwender und Anbieter von Heimwerkerprodukten sowie Power-Tool-Hersteller miteinander verbindet. Durch die Verwendung von Edge-Computing sowie einem modularen Algorithmus-Baukasten ist die Vernetzungsstruktur herstellerunabhängig auf verschiedene smarte Power-Tools erweiterbar.
  3. Die Integration von miniaturisierter Sensorik und Aktorik in Power-Tools, die es ermöglicht Messdaten in die Vernetzungsstruktur einzuspeisen und über, empfangene, digitale Stellgrößen die Betriebsparameter des Power-Tools einzustellen.

Die Umsetzung der Vernetzungsstruktur erfolgt durch drei Hierarchieinstanzen mit einer zentralen Cloud-Plattform auf oberster, einem intelligenten Werkzeugkoffer auf mittlerer und dem intelligenten Power-Tool auf unterster Ebene. Die Cloud ist die größte Recheneinheit und verwaltet die Daten der Anwender, Power-Tool-Hersteller und Heimwerker-Produkt-Anbieter. Aus diesen Daten werden mit Machine-Learning Verfahren die optimalen Betriebsparameter des Power-Tools und Best-Practice Lösungen zur Anleitung des Anwenders synthetisiert. Diese Daten werden an das Power-Tool oder den intelligenten Werkzeugkasten über Narrowband-Technologien2 weitergeleitet. Der intelligente Werkzeugkasten bildet dabei eine lokal unterstützende Recheneinheit und fungiert als Datenbank für Betriebsparameter, Anleitungen und Nutzdaten. Der Koffer verwaltet die Datenströme der mit ihm vernetzten Power-Tools, Tablets und Smartphones. Das intelligente Power-Tool stellt sich automatisch, auf die von der Cloud oder dem intelligenten Werkzeugkoffer vorgegebenen Betriebsparametern, ein und unterstützt hierdurch den Anwender bei der Arbeit. Die dabei generierten Nutzerdaten sendet es zurück an die entsprechenden Instanzen.


Text und Bild sind Auszüge aus der offiziellen Projektbeschreibung der Forschungspartner KIT, IPEK, wbk und Forschungszntrum Informatik.  Sie wollen mehr erfahren? Sie möchten wissen, was tech-solute beiträgt? Dann schreiben Sie an dirk.schweinberger@tech-solute.de