Wissenschaftliche und technische Arbeitsziele des Vorhabens

Die Analyse des Stands der Technik bestätigt einen dringenden Handlungsbedarf hinsichtlich der signifikanten Verbesserung der Handhabbarkeit roboterbasierter Systeme. Nur so können deutsche Unternehmen und insbesondere KMU von den Vorteilen dieser Schlüsseltechnologie profitieren und Innovation und Wettbewerbsfähigkeit auf dem benötigt hohen Niveau halten. Dafür fehlt derzeit jedoch eine einheitliche und den industriellen Anforderungen (z. B. bzgl. Echtzeitfähigkeit) genügende Integrationsplattform mit standardisierten Schnittstellen für Robotikkomponenten sowie eine formal-semantische Beschreibung der Funktionalität dieser Komponenten.

Die Modellbasierte Applikationsentwicklung wird durch derzeitige Programmierassistenten nicht unterstützt. Dies ist einerseits ein Hindernis für die intuitive Entwicklung von Roboteranwendungen durch Endanwender. Andererseits wird auch die automatisierte Ableitung von Applikationstests verhindert. Hinzu kommt noch das Fehlen eines einheitlichen Testframeworks zur Unterstützung von Komponenten-, System- und Applikationstests.

Diese Schwachstellen der derzeitigen Praxis soll durch die durchgängige methodische und werkzeugtechnische Unterstützung der folgenden Aufgabenbereiche behoben werden:

  • Bereitstellung des Robotersystems
  • Entwicklung der Roboteranwendung
  • Umrüsten des Robotersystems

ReApp wird dedizierte, aufeinander abgestimmte Methoden und IT-Werkzeuge für die drei Aufgabenbereiche entwickeln. Kernpunkte des Vorhabens sind damit:

  • Die Entwicklung neuer IT-Werkzeuge für Komponenten-, Roboterhersteller und Systemintegratoren, die die Bereitstellung und Konfiguration von Roboteranlagen erleichtern.
  • Die Entwicklung neuer intuitiver IT-Werkzeuge für den Endanwender, die es ihm erlauben, neue Anwendungen auf seinem Robotersystem zu programmieren.

Deren koordinierter Einsatz als Werkzeugkette soll im Rahmen eines skalierbaren Referenzprozesses (Vorgehensmodells) erfolgen, der alle Akteure der Wertschöpfungskette (Komponenten-/Roboterhersteller, Systemintegratoren, Anbieter von Softwarelösungen, Anwender, etc.) einbindet und sich für verschiedene Produktionsprozesse ausprägen lässt. Basis der Entwicklungen wird das Software-Framework ROS sein, das durch seine Verbreitung in der Forschung eine große Basis an verfügbaren Robotikkomponenten bietet.

Dementsprechend lassen sich folgende Teilziele definieren:

  1. Bereitstellung von Werkzeugen für den Komponentenhersteller zur „Veredelung“ von einfachen Komponenten zu intelligenten Plug&Produce Komponenten, mit standardisierten ROS Schnittstellen und Anreicherung durch eine semantischen Beschreibung derer Fähigkeiten.
  2. Bereitstellung einer Integrationsplattform für den Systemintegrator zur einfachen Installation, Konfiguration und Ausführung von Komponenten und Applikationen auf dem Robotersystem.
  3. Zusammenstellung eines Katalogs an konfigurierbaren Programmbausteinen und höherwertigen Software-Komponenten (z.B. Perzeptions-, Manipulations- oder Navigationskomponenten) mit standardisierten Schnittstellen, deren Fähigkeiten semantisch beschrieben und mit aussagekräftigen Qualitätsmetriken belegt sind.
  4. Entwicklung einer intuitiven Entwicklungsumgebung für Roboteranwendungen, die es ermöglicht Programmierbausteine und Funktionalitäten von Komponenten zu einer Anwendung zu verknüpfen und diese als ablauffähiges Programm zu exportieren.
  5. Implementierung eines intelligenten Programmierassistenten, der Unterstützung bei der Konfiguration der Programmierbausteine, der Analyse und Diagnose von Testergebnissen und der Schlussfolgerungen bei Fehlverhalten der Anwendung bietet.
  6. Spezifizierung einer semantische Fähigkeitsbeschreibungssprache zum Abgleich der verfügbaren Fähigkeiten des Robotersystems mit den Anforderungen der Programmierbausteine („Skill-Matching“).
  7. Entwicklung einer cloud-basierten Simulationsumgebung zur systematischen Durchführung von Komponenten-, Integrations- und Applikationstests.

ReApp wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert unter dem Kennzeichen: 01MA13001A.
Projektdauer: 01.01.2014 - 31.12.2016.