Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in Physical AI für mobile und humanoide Robotik (Promotionsmöglich.)

Über Fraunhofer-Gesellschaft

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist eine der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. 74 Institute entwickeln wegweisende Technologien für unsere Wirtschaft und Gesellschaft – genauer: 30 000 Menschen aus Technik, Wissenschaft, Verwaltung und IT. Sie wissen: Wer zu Fraunhofer kommt, will und kann etwas verändern. Für sich, für uns und die Märkte von heute und morgen.

Das Fraunhofer IPA gehört zu den weltweit führenden Einrichtungen der angewandten Forschung in der Robotik. Im Forschungsbereich »Automatisierung und Robotik« entwickeln wir mit über 70 Mitarbeitenden Roboterlösungen und unterstützende Technologien und ermöglichen so gemeinsam mit Unternehmen den wirtschaftlichen Robotereinsatz in Anwendungsbereichen wie Produktion, Intralogistik, Recycling, Bauwesen und Landwirtschaft. Die Forschungsgruppe »Handling and Dexterity« entwickelt innovative Handhabungslösungen für den Einsatz in Produktion und Intralogistik und befasst sich mit Schlüsseltechnologien wie Objektwahrnehmung, Greifplanung, Imitation Learning sowie simulationsgestütztem Machine Learning. Am Standort Heilbronn entwickeln wir mit Unterstützung der Dieter Schwarz Stiftung über 10 Jahre das Thema KI-basierte Robotik, wobei wir neue Ansätze der Physical AI und Embodied AI für mobile Manipulatoren und Humanoid Roboter erforschen, die zukünftig auch in Anwendungen weiterlernen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung lernfähiger reaktiver Roboterfähigkeiten, die durch Demonstrationen, Teleoperation und multimodale Sensordaten erlernt werden können. Hierfür kommen moderne Verfahren des Robot Learning zum Einsatz, die Informationen aus Bild-, Kraft- und Zustandsdaten kombinieren und eine robuste Interaktion mit realen, teils komplexen und dynamischen, Umgebungen ermöglichen. Die entwickelten Roboterfähigkeiten werden als wiederverwendbare Robot Skills in vorhandene Skill-Bibliotheken integriert und in Anwendungen der Intralogistik und Handhabung erprobt. Aufbauend darauf erforschen wir, wie intelligente Planungs- und Agentensysteme diese Skills automatisch auswählen, parametrieren und zu komplexen Arbeitsabläufen kombinieren können. Die entwickelten Methoden werden auf realen mobilen Manipulatoren und humanoiden Robotern in Industrienahen Anwendungen mit hoher Variantenvielfalt umgesetzt und evaluiert.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Aufgaben

• Sie erforschen neuartige Ansätze des Robot Learning für mobile Manipulatoren und humanoide Roboter und entwickeln robuste, generalisierbare Motor Skills für komplexe Handhabungsaufgaben.
• Sie entwickeln lernfähige Roboterskills mit Imitation Learning, Learning from Demonstration, Behavioural Cloning und weiteren modernen Lernverfahren auf Basis multimodaler Bild-, Kraft-/Momenten- und Roboterdaten.
• Sie gestalten den vollständigen Robot-Learning-Zyklus – von Teleoperation und Datenerfassung über Modelltraining und Simulation bis zur Evaluation auf realen Robotersystemen.
• Sie entwickeln Roboterfähigkeiten, die auch bei wechselnden Objekten, Umgebungsbedingungen und Prozessvarianten robust, adaptiv und reaktiv arbeiten.
• Sie bauen auf einer über viele Jahre gemeinsam mit Kolleg*innen entwickelten Bibliothek wiederverwendbarer Roboterfähigkeiten auf, erweitern diese um lernbasierte Skills und kombinieren Fähigkeiten für neue Anwendungen.
• Darauf aufbauend erforschen Sie, wie Planungs- und Agentensysteme Roboterskills automatisch auswählen, parametrieren und zu längeren Handlungsabläufen kombinieren.
• Sie setzen Ihre Verfahren auf realen mobilen Manipulatoren und humanoiden Robotern.

Profil

• Sie verfügen über ein sehr gut abgeschlossenes Masterstudium in Robotik, technischer Kybernetik, Mechatronik, Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau oder einer vergleichbaren Fachrichtung mit Robotikbezug.
• Sie haben praktische Erfahrung mit realen Robotersystemen, z. B. nachweisbar durch Studienarbeit/Abschlussarbeit o.Ä.; Erfahrung mit mobilen Manipulatoren oder humanoiden Robotern ist besonders willkommen.
• Sie verfügen über praktische Kenntnisse in Robot Learning bzw. Machine Learning für Robotik und haben Lernverfahren idealerweise bereits auf realer Hardware angewandt.
• Sie bringen gute Grundlagen in Robotik mit, insbesondere in Kinematik, Dynamik, Regelung, Bewegungsplanung oder Manipulation.
• Sie verfügen über sehr gute Programmierkenntnisse in Python und Erfahrung mit moderner Softwareentwicklung; Kenntnisse in C++ und ROS/ROS2 sind von Vorteil.
• Erfahrungen in einem oder mehreren Bereichen wie Imitation Learning, Learning from Demonstration, Reinforcement Learning, Diffusion-/Flow-basierte Policies, VLA Models, Robot Foundation Models oder Sim-to-Real sind besonders willkommen.
• Sehr gute Englischkenntnisse setzen wir voraus; Sehr gute Deutschkenntnisse sind von Vorteil.

Wir bieten

• Sie arbeiten an aktuellen Forschungsfragen in Robot Learning, Physical AI und intelligenter Manipulation und setzen Ihre Methoden direkt auf realen Robotersystemen um.
• Sie erhalten großen wissenschaftlichen und technischen Gestaltungsspielraum, um eigene Forschungsideen zu entwickeln und zu einem persönlichen Schwerpunkt auszubauen.
• Ihnen stehen mobile Manipulatoren und humanoide Roboter, moderne Kamera- und Kraft-/Momentensensorik, Teleoperationssysteme sowie Edge-AI-Hardware wie NVIDIA Jetson Thor zur Verfügung.
• Wir bieten Ihnen die Möglichkeit zur Promotion und unterstützen den Aufbau eines eigenständigen wissenschaftlichen Profils im Robot Learning.
• Am Standort Heilbronn in den IPAI Spaces profitieren Sie vom Austausch mit Expert*innen aus Robotik, KI, Machine Learning und Agentensystemen sowie von Hands-ons und Seminaren.
• Sie erleben den Transfer von Forschung in industriell nutzbare Robotiktechnologien und erhalten bei geeigneten Ideen Unterstützung für Ausgründungen; Vertrauen, Eigenständigkeit und ein offener Austausch prägen dabei unsere Zusammenarbeit.
• Wir bieten Ihnen vielfältige Angebote für Ihre persönliche Weiterbildung in den Bereichen Führung, Kommunikation, Projektmanagement, Vereinbarkeit von Beruf und Familie, Gesundheit, Kultur und Sport.
• Die Förderung der Chancengerechtigkeit unserer Mitarbeitenden ist ein wichtiges Ziel von Fraunhofer. Wir fördern die berufliche Entwicklung von Frauen in unserem Institut und ermutigen Sie nachdrücklich, sich zu bewerben.
• Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität.
• Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Rahmenbedingungen

• Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt 39 Stunden.
• Die Stelle ist zunächst auf 3 Jahre befristet, eine Weiterbeschäftigung wird angestrebt.
• Die Stelle kann sowohl in Vollzeit als auch in Teilzeit besetzt werden.
• Anstellung, Vergütung und Sozialleistungen basieren auf dem Tarifvertrag für den öffentlichen Dienst (TVöD).
• Zusätzlich kann Fraunhofer leistungs- und erfolgsabhängige variable Vergütungsbestandteile gewähren.

Bewerbung

• Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann bewerben Sie sich jetzt online mit Ihren aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen.
• Wir erwarten neben einem Lebenslauf ein Anschreiben, wie Sie zur Stellenausschreibung passen.
• Bitte hängen Sie Notennachweise, Arbeitszeugnisse u.Ä. in einem aggregierten PDF an.
• Kennziffer: 81371