Christian Wurll ist ein renommierter Experte auf dem Gebiet der Robotik und Automation. Seine Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung intelligenter Systeme für verschiedene Anwendungsbereiche, von der Medizintechnik bis hin zur industriellen Automatisierung und Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen. Dieser Artikel beleuchtet seine akademische Laufbahn, seine Forschungsschwerpunkte und seine bedeutenden Beiträge zur Weiterentwicklung der Robotik und Automatisierung.
Akademischer Werdegang und berufliche Laufbahn
Professor Wurll absolvierte sein Studium der Elektrotechnik an der Universität Stuttgart, wo er auch am Institut für Werkzeugmaschinen mit einer Dissertation über "Mehrprozessorsteuerungssysteme für Werkzeugmaschinen mit standardisierten Schnittstellen" promovierte. Im Anschluss daran übernahm er eine leitende Position in Forschung und Entwicklung bei KUKA Schweißanlagen und Roboter GmbH.
Seit 1997 leitet Professor Wurll das Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR) der Universität Karlsruhe, heute Karlsruher Institut für Technologie (KIT), als Professor für "Komplexe Systeme in Automation und Robotik". Seit Juli 2023 ist er Institutssprecher des Instituts für Robotik und Autonome Systeme (IRAS) an der Hochschule Karlsruhe (HKA), das er zusammen mit Professor Christian Wurll gegründet hat.
Seine akademische Laufbahn umfasst zudem:
- Okt. 2016 - Apr. 2017: Vertretungsprofessur (W3) und Institutsleitung am IPR, KIT.
- Mai 2012 - Sep. 2018: Professur (W2) für Interaktionstechnologien für Robotersysteme am IPR, KIT, in Kooperation mit SCHUNK GmbH&Co.KG.
- 2002 - 2012: Gruppenleiter der Forschungsgruppe Intelligente Industrieroboter am IPR, Universität Karlsruhe (TH).
- 1999 - 2002: Promotionsstipendium im Graduiertenkolleg "Beherrschbarkeit komplexer Systeme" am IPR, Universität Karlsruhe (TH).
Forschungsschwerpunkte und Projekte
Professor Wurnls Forschungsschwerpunkte sind vielfältig und umfassen unter anderem:
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- Robotik in der Medizintechnik: Entwicklung von Robotersystemen für minimalinvasive Chirurgie, kognitive Kameraführung und intraoperative Augmented Reality Navigation.
- Industrielle Automatisierung: Konzeption und Implementierung von Interpretationssystemen zur Situationserkennung in Produktionsumgebungen, Entwicklung von Methoden zur Unsicherheitsbewertung in 3D-Formmessungen und zur automatisierten optischen Inspektion.
- Cloud-Robotik: Integration von Cloud-Technologien und Künstlicher Intelligenz (KI) in die Robotik für Produktions- und Logistiksysteme.
- Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen: Entwicklung von autonomen und teilautonomen Robotersystemen für die Dekontamination und Inspektion in gefährlichen Umgebungen.
- Mensch-Roboter-Interaktion (MRI): Entwicklung sicherer und intuitiver Schnittstellen für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter, insbesondere in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen.
- Formerkennung: basierend auf FBG-Technologie - Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten durch innovative Sensorkonfigurationen.
Aktuelle Forschungsprojekte an der HKA
- TetriSort (Mai 2025 - Okt. 2025): Roboterbasierte Tetris-artige Sortierung von Wertstoffen im Recycling. Ziel ist die Entwicklung einer automatisierten und rentablen Sortierung von Restströmen durch die Kombination von neuartigen Roboterhandhabungsmethoden und KI-gestützter Objekterkennung.
- DeepFrame (Jan. 2025 - Jun. 2029): Dataset Engineering and Evaluation Procedures For Reconstructive neural Architectures with Modal Expandability. Das Projekt zielt darauf ab, die Robustheit, Qualität und Zuverlässigkeit von KI-Systemen in industriellen Prozessen zu verbessern.
- ROBDEKON II (Dez. 2022 - Nov. 2026): Robotersysteme zur Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen. An der HKA werden Robotersysteme und Methoden zur autonomen Erkundung von Gebäudestrukturen und Reinigung kontaminierter Anlagenteile betrachtet.
- KATE (Okt. 2022 - März 2027): Promotionskolleg Zugänglichkeit durch KI-basierte Assistenztechnologien. Ziel ist die Verbesserung der Autonomie und Teilhabe von Menschen mit Behinderungen durch den Einsatz von KI-basierten Assistenzsystemen.
- KI5GRob (Jan. 2021 - Jun. 2025): Cloud-Computing und 5G als Befähiger für neue Sensortechnologien in der roboterbasierten Produktion und Logistik.
- SyDaVis-AI (Jan. 2021 - Dez. 2021): Synthetic Data for Vision Systems with AI. Ziel ist es, KI-basierte Bewertungsverfahren von Bildverarbeitungssystemen mittels synthetischer Bilddatengenerierung (Transfer Learning) bereits lange vor Produktionsstart zu trainieren.
- Rob-LPI (Sep. 2017 - Dez. 2019): CAD-basierte Planung robotergeführter Kamerasysteme für großvolumige Inspektionsaufgaben.
Forschungsprojekte am KIT
- ROBDEKON (Feb. 2018 - Jan. 2022): Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen.
- SafeLog (Feb. 2016 - Dez. 2020): Safe human-robot interaction in logistic applications for highly flexible warehouses.
- RoSyLernt (Aug. 2017 - Jul. 2020): Lernende roboterassistierte Systeme für das neuromuskuläre Training.
- SINA (Jul. 2017 - Jun. 2020): Sichere Wahrnehmung zur flexiblen Assistenz in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen.
- QBIIK (Feb. 2017 - Jun. 2020): Eine lernende, mobile, autonome Logistikplattform mit taktilem Greifsystem und neuartiger, entkoppelter Mensch-Maschine Schnittstelle.
- Taktile Näherungssensoren (Sep. 2014 - April 2018): Entwicklung von kapazitiven taktilen Näherungssensoren für die sichere Mensch-Roboter-Interaktion.
Auszeichnungen und Ehrungen
Professor Wurll hat zahlreiche Auszeichnungen für seine Forschungsleistungen und seine Beiträge zur Lehre erhalten, darunter:
- HECTOR School Teaching Award: 2023 und 2024, 1st Place - Information Systems Engineering and Management.
- Beste Wahlvorlesung: WS16/17 und WS13/14, KIT-Fakultät für Informatik, für "Innovative Konzepte zur Programmierung von Industrierobotern".
- Innovationspreis NEO: 2019 für "Künstliche Intelligenz für die Arbeitswelten" im Rahmen des Projekts "HoloMed".
- Application Innovation Award: 2015 für "Design of EXO-LEGS exoskeletons" auf der 18th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines (CLAWAR 2015).
- Best paper on Future Computing: 2011 für die Arbeit "Evaluation of Seed Throwing Optimization Meta Heuristic in Terms of Performance and Parallelizability" auf der Third International Conference on Future Computational Technologies and Applications.
- Finalist - Invention and Entrepreneurship Award in Robotics and Automation of IEEE and IFR: 2015 für die automatische kollisionsfreie Online-Bahnplanung und Scheduling für mehrere Industrieroboter in einer realen Produktionsumgebung.
- Walter Reis Innovation Award for Robotics (2. Platz): 2010 für den erstmaligen Einsatz von automatischer kollisionsfreier Online-Bahnplanung für Industrieroboter in einer realen Produktionsumgebung.
- Invention and Entrepreneurship Award in Robotics and Automation of IEEE and IFR: 2006 für die Online-Kollisionsvermeidung für Industrieroboter auf Basis komplexer Geometrien und Kinematikmodelle.
Mitgliedschaften und Gremien
Professor Wurll ist Mitglied in verschiedenen Fachorganisationen und Gremien, darunter:
- IFAC - International Federation of Automatic Control
- IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
- RAS - IEEE Robotics and Automation Society
- Seit 2025: Member of the management board of ROBDEKON e.V.
- Associated Editor: IFAC World Congress 2023 and 2020
- Program Committee: ISR Europe 2023 and 2022, International Symposium on Robotics, Munich
- Workshops Chair: IAS 17, 17th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS-17), Zagreb
- Program Committee: ISR Europe 2022, 54th International Symposium on Robotics, Munich
- Program Committee: IMS 2022, 14 IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, Tel Aviv, Israel, online
- (Co-)Organizer Workshop on IROS, Workshop on Proximity Perception in Robotics, www.proxelsandtaxels.org
- Program Committee: ECMR 2021, European Conference on Mobile Robots, Germany, Online
- Workshops Co-Chair: IROS 2021, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2021), Prague, Czech Republic, Online
- Member of Advisory Board: Fraunhofer Leitprojekt
- Vice-Chair of the Technical Committee TC 4.3.
Publikationen
Professor Wurll hat zahlreiche Publikationen in renommierten Fachzeitschriften und Konferenzbänden veröffentlicht. Seine Arbeiten decken ein breites Spektrum an Themen im Bereich der Robotik und Automation ab, darunter:
- Autonome Planung und intraoperative Augmented Reality Navigation für die Neurochirurgie.
- Lernende Roboter für die kognitive Kamerasteuerung in der minimalinvasiven Chirurgie.
- Bildgebungssimulation für die computergestützte Inspektionsplanung von Bildverarbeitungssystemen.
- Probabilistische Oberflächeninferenz für die industrielle Inspektionsplanung.
- Polymer planare Wellenleiter Bragg-Gitter: Herstellung, Charakterisierung und Sensoranwendungen.
- Konzeptionierung und Implementierung eines Interpretationssystems zur Situationserkennung in OP:Sense.
- Situationserkennung für eine interaktive Assistenz bei chirurgischen Interventionen auf Basis von Random Forests und Dynamic Bayesian Networks.
- Semantische objektorientierte Programmierung (SOOP).
- Performance Characterization in Automated Optical Inspection using CAD Models and Graphical Simulations.
- Ein phänomenologischer Ansatz zur Integration von Gaußschen Strahleigenschaften und Speckle in einen physikalisch basierten Renderer.
- Modellfreies (Human) Tracking Based on Ground Truth with Time Delay: A 3D Camera Based Approach for Minimizing Tracking Latency and Increasing Tracking Quality.
- Towards 1-component Bragg-grating based shape sensing.
- Reducing elevation angle errors of long-range deep-sea acoustic localization by ray tracing and depth measurements.
- A framework for uncertainty propagation in 3D shape measurement using laser triangulation.
- Wissensbasierter Ansatz zur Platzierung der Roboterbasisposition für die roboterunterstützte minimal-invasive Chirurgie.
- Shape Sensing Based on FBG-Technology - Extension of the Application Possibilities Due to Innovative Sensor-Configurations.
- Wissensbasierte Assistenzrobotik: Autonome Endoskopführung basierend auf Lernen von räumlichem Know-How.
- ROS-based Cognitive Surgical Robotics.
- Probabilistic Situation Detection for Human-Robot Interaction in an OP Lab Environment.
- MAFRO: Ein semi-autonomes Manipulatorsystem für die Dekontamination und das Freimessen von Oberflächen.
- First Surgical Experience with a Learning Robot for Camera-Guidance in Cognition-Guided Laparoscopic Surgery: a Phantom Study.
- Continuous pre-calculation of human tracking with time-delayed ground-truth: A hybrid approach to minimizing tracking latency by combination of different 3D cameras.
- Cognitive Camera Robot for Cognition-Guided Laparoscopic Surgery.
- Closed-loop control of a Flexible Instrument using an integrated FBG-based Shape Sensor.
- A multimodal human machine interface for a robotic mobility aid.
- Knowledge-based direction prediction to optimize the null-space parameter of a redundant robot in a telemanipulation scenario.
- A semi-autonomous manipulator system for decontamination and release measurement.
- Using ORMOCERs as casting material for a 3D shape sensor based on Fiber Bragg gratings.
- Robot Unit Testing.
- Non-linear compensation of production inaccuracies and material drift by adjusting the sensor data fusion algorithms for shape sensing based on FBG-optical fibers.
- Motivation of a new approach for shape reconstruction based on FBG-optical fibers: Considering of the Bragg-gratings composition as a sensornetwork.
- Biomimetic tactile sensor based on Fiber Bragg Gratings for tumor detection - Prototype and results.
- Application of contract-based verification techniques for hybrid automata to surgical robotic systems.
- An ultrasound-based navigation system for minimally invasive neck surgery.
- A Flexible Design for System Control and Communications in a Robotic Mobility Assistand for Handicapped Persons.
- Environment modeling and path planning for a semi-autonomous manipulator system for decontamination and release measurement.
- 6D proximity servoing for preshaping and haptic exploration using capacitive tactile proximity sensors.
- Optical coherence tomography guided laser cochleostomy: towards the accuracy on tens of micrometer scale.
- Ein prozessbasiertes Controllerkonzept zur Steuerung eines digitalen OP-Saals am Beispiel von OP:Sense = A process-based controller concept for the control of a digital operating room using the example of OP:Sense.
- The OP : Sense Surgical Robotics Platform : First Feasibility Studies and Current Research.
- Modeling and verification of a robotic surgical system using Hybrid Input/Output Automata.
- Feasibility Studies for Robot Assisted Total Knee Arthroplasty Using a Light-weight-robot.
- Arbeitsraumanaylse als Grundlage der Zugangsplanung.
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