Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in - Physical AI für Roboterprogrammierung mit Promotionsmöglichkeit

Fraunhofer; Stuttgart; Vor Ort; EUR 52.000 - 75.000; Vollzeit

Zusammenfassung

Fraunhofer IPA in Stuttgart sucht eine*n wissenschaftliche*n Mitarbeiter*in für Physical AI in der Roboterprogrammierung mit Promotionsmöglichkeit. Sie arbeiten an der Weiterentwicklung unseres Software-Frameworks in C++ und Python und evaluieren Sprach- und multimodale Modelle für Demontage- und Montageaufgaben.

Sie verfügen über ein Masterabschluss (oder Promotion) in Robotik oder Informatik mit Robotikschwerpunkt, beherrschen mindestens zwei OO-Sprachen und haben Erfahrung mit ROS/ROS2,

Qualifikationen

• Überdurchschnittlich abgeschlossenes Masterstudium (oder Promotion) in Robotik, technische Kybernetik, Mechatronik, Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau oder Informatik mit Robotikschwerpunkt.
• Fundierte Kenntnisse in mindestens zwei objektorientierten Programmiersprachen inkl. sauberer Softwarearchitektur, Versionskontrolle (Git) und automatisierten Tests.
• Zwingende Voraussetzung: praktische Erfahrung mit Sprach- und multimodalen Modellen (LLMs/VLMs) – z. B. Fine-Tuning, Prompting, RAG oder Vision-Language-Action-Ansätze (nachweisbar durch eine Abschlussarbeit).
• Von Vorteil: Erfahrung mit ROS/ROS 2, kraftgeregelte Manipulation
• Von Vorteil: Kenntnisse föderierter Lernansätze (Federated Learning) oder Interesse an verteiltem Training über mehrere Standorte hinweg
• Ausgeprägtes analytisches und konzeptionelles Denkvermögen sowie die Fähigkeit, komplexe Problemstellungen strukturiert in belastbare, testbare Lösungen zu übersetzen
• Verhandlungssichere Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
• Sicheres Auftreten im interdisziplinären Team und beim Kunden, Ausdauer bei komplexen Aufgaben, Kreativität und Begeisterung für Hightech

Aufgaben

• Weiterentwicklung unseres Software-Frameworks in C++ und Python im Team – inkl. Code Reviews, Schnittstellendesign, CI/CD und Architekturverbesserung
• Evaluation von Sprach- und multimodalen Modellen (LLMs/VLMs) für die Zerlegung von Demontageaufgaben, Skill-Sequenzierung und semiautomatische Generierung von Roboter-Skills
• Aufbau von LLM/VLM-Pipelines für die Robotik: Prompt- und Kontextdesign, Function-Calling auf Roboter-Skills, RAG auf Produkt- und Montagewissen (z. B. Stücklisten, CAD, Montageanleitungen) sowie Fine-Tuning (z. B. LoRA) – als Basis für abgeleitete Demontagesequenzen und Lösestrategien
• Automatische Generierung von Trennpfaden für laserbasiertes Trennen: Ableitung der Schnittkonturen aus CAD- und Sensordaten, Zugänglichkeits- und Kollisionsprüfung sowie Überführung in kollisionsfreie, kinematisch optimierte Roboterbahnen
• Generalisierung von Reglern, Löse- und Suchstrategien sowie Prozesswissen in modularen, wiederverwendbaren Code (Skill-Bibliothek)
• Unterstützung produzierender Unternehmen (Automotive, Hausgeräte, Elektronik) bei robotergestützten Demontage- und Remanufacturing-Prozessen – von der Machbarkeitsanalyse bis zum Prototyp
• Transfer der Ergebnisse über Publikationen, Konferenzen, Messen und Demonstratoren

Kenntnisse

C++

Python

Java

Ausbildung

Master oder Promotion in Robotik oder Informatik

Tools

ROS/ROS 2

LLMs/VLMs

Jobbeschreibung

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Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in - Physical AI für Roboterprogrammierung mit Promotionsmöglichkeit

Die Fraunhofer-Gesellschaft ( www.fraunhofer.de ) ist eine der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. 74Institute entwickeln wegweisende Technologien für unsere Wirtschaft und Gesellschaft – genauer: 30000 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 Industrierobotik. Im Forschungsbereich „Automatisierung und Robotik" entwickeln wir Technologien, mit denen Roboter adaptiv lernen, eigenständig entscheiden und intelligent mit ihrer Umgebung interagieren. Unter der Vision „Automatisierung der Automatisierung" vereinfachen wir die Entwicklung von Automatisierungssystemen radikal – und ermöglichen so den wirtschaftlichen Robotereinsatz in Produktion, Recycling und Bauwesen. Gemeinsam mit Unternehmen realisieren wir Roboterapplikationen in (De-)Montage, Handhabung, Schweißen und Mensch-Roboter-Kollaboration – von der ersten Idee bis zum funktionierenden System. Beispiel-Anwendungen sind den nachfolgenden Videos zu entnehmen: https://www.youtube.com/watch?v=hrnt9gLvo60 https://www.youtube.com/watch?v=e4Xtm9fFQMo Das Forschungsteam, Roboterprogrammierung für kraftgeregelte (De-)Montage, entwickelt ein herstellerunabhängiges Softwareframework ( https://pitasc.github.io/) für die kraftgeregelte (De-)Montage mit Industrierobotern. Das Team ist interdisziplinär und legt den Fokus auf drei Schwerpunkte: Softwaretechnik, Elektrotechnik und Maschinenbau. Mit offener Kommunikation setzen wir Applikationen von der ersten Erprobung bis hin zur robusten KI-gestützten Anwendung agil und prototypisch um. Hierfür suchen wir wissenschaftliche Nachwuchskräfte, die die Zukunft der deutschen Wirtschaft aktiv mitgestalten möchten.

Was Sie bei uns tun

• Weiterentwicklung unseres Software-Frameworks in C++ und Python im Team – inkl. Code Reviews, Schnittstellendesign, CI/CD und Architekturverbesserung
• Evaluation von Sprach- und multimodalen Modellen (LLMs/VLMs) für die Zerlegung von Demontageaufgaben, Skill-Sequenzierung und semiautomatische Generierung von Roboter-Skills
• Aufbau von LLM/VLM-Pipelines für die Robotik: Prompt- und Kontextdesign, Function-Calling auf Roboter-Skills, RAG auf Produkt- und Montagewissen (z. B. Stücklisten, CAD, Montageanleitungen) sowie Fine-Tuning (z. B. LoRA) – als Basis für abgeleitete Demontagesequenzen und Lösestrategien
• Automatische Generierung von Trennpfaden für laserbasiertes Trennen: Ableitung der Schnittkonturen aus CAD- und Sensordaten, Zugänglichkeits- und Kollisionsprüfung sowie Überführung in kollisionsfreie, kinematisch optimierte Roboterbahnen
• Generalisierung von Reglern, Löse- und Suchstrategien sowie Prozesswissen in modularen, wiederverwendbaren Code (Skill-Bibliothek)
• Unterstützung produzierender Unternehmen (Automotive, Hausgeräte, Elektronik) bei robotergestützten Demontage- und Remanufacturing-Prozessen – von der Machbarkeitsanalyse bis zum Prototyp
• Transfer der Ergebnisse über Publikationen, Konferenzen, Messen und Demonstratoren

Was Sie mitbringen

• Überdurchschnittlich abgeschlossenes Masterstudium (oder Promotion) in Robotik, technische Kybernetik, Mechatronik, Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau oder Informatik mit Robotikschwerpunkt
• Fundierte Kenntnisse in mindestens zwei objektorientierten Programmiersprachen (z. B. C++, Python, Java, C#) inkl. sauberer Softwarearchitektur, Versionskontrolle (Git) und automatisierten Tests
• Zwingende Voraussetzung: praktische Erfahrung mit Sprach- und multimodalen Modellen (LLMs/VLMs) – z. B. Fine-Tuning, Prompting, RAG oder Vision-Language-Action-Ansätze (nachweisbar durch eine Abschlussarbeit)
• Von Vorteil: Erfahrung mit ROS/ROS 2, kraftgeregelte Manipulation
• Von Vorteil: Kenntnisse föderierter Lernansätze (Federated Learning) oder ausgeprägtes Interesse an verteiltem, datenschutzkonformem Training über mehrere Standorte hinweg
• Ausgeprägtes analytisches und konzeptionelles Denkvermögen sowie die Fähigkeit, komplexe Problemstellungen strukturiert in belastbare, testbare Lösungen zu übersetzen
• Verhandlungssichere Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
• Sicheres Auftreten im interdisziplinären Team und beim Kunden, Ausdauer bei komplexen Aufgaben, Kreativität und echte Begeisterung für Hightech

Was Sie erwarten können

• Interessante Aufgabenstellungen in der angewandten Forschung und Entwicklung in engem Kontakt zur Industrie
• Erstklassig ausgestattete Versuchsfelder und eine einzigartige Forschungsinfrastruktur
• Persönliche Entwicklungsmöglichkeiten sowie eine Promotion durch umfangreiche Qualifizierungsmaßnahmen.
• Ein offener und direkter Umgang zwischen Kolleg*innen und Führungskräften und unser menschliches und positives Arbeitsklima bieten eine verlässliche Basis für ambitioniertes und produktives Arbeiten.
• Modern ausgestattete Versuchsfelder mit Robotern und Sensoren sowie eine eigene Roboterzelle
• Zugang zu 3D‑Druckern, Edge KI-Devices wie NVIDIA Thor und Lasercuttern für Prototypenentwicklung

Veränderung startet mit uns – Wir setzen nicht nur auf innovative Ansätze, sondern auch auf eine inspirierende Arbeitskultur, die auf Vielfalt und Inklusion basiert. Denn unsere engagierte Belegschaft ist der Schlüssel zu herausragenden Ergebnissen. Neben institutsnahen Kindertagesstätten, Homecare/Eldercare-Angeboten und einer Kindernotbetreuung, bieten wir flexible Arbeitszeiten und fördern ihre persönliche Weiterentwicklung. Unsere individuell anpassbaren Arbeitsplätze schaffen somit eine inklusive Umgebung für alle.

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.

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.

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.

Anwar Al Assadi

Fachbereich

Gianna Nitzsche

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA