D-Rock

Modelle, Verfahren und Werkzeuge für die Modelbasierte Softwareentwicklung von Robotern

Das D-Rock Projekt  entwickelt Modelle und Werkzeuge zur modelbasierte Softwareentwicklung komplexer Roboter in anspruchsvollen Aufgaben. (Quelle: Kai von Szadkowski, DFKI GmbH)
Das D-Rock Projekt entwickelt Modelle und Werkzeuge zur modelbasierte Softwareentwicklung komplexer Roboter in anspruchsvollen Aufgaben. (Quelle: Kai von Szadkowski, DFKI GmbH)

Roboter zur Manipulation und Handhabung finden dank ihrer gesteigerten Leistungsfähigkeit in unserem Arbeits- und Lebensumfeld immer größere Verbreitung. Um auch anspruchsvolle Aufgaben in unterschiedlichen Einsatzgebieten bewältigen zu können werden immer komplexere Systeme benötigt. Eine große Herausforderung in der Robotik ist es Systeme effizient und kostengünstig zu entwickeln, die in der Lage sind mit dieser Komplexität robust umgehen zu können. Software hat einen entscheidenden Anteil an der Komplexität der Systeme. Das Projekt D-Rock befasst sich mit Werkzeugen und Methoden zur Entwicklung von Software für Roboter. Im Projekt werden die Konzepte der Modularisierung und der Modellierung verwendet um diese Handhabbar zu machen. Die Modularisierung ermöglicht eine effiziente Wiederverwendung von Komponenten. Die Modellierung beschreibt, wie diese Komponenten im jeweiligen Kontext eingesetzt werden können.

Laufzeit: 01.06.2015 bis 31.05.2018
Zuwendungsempfänger: DFKI GmbH
Fördergeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Förderkennzeichen: Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Förderkennzeichen 01IW15001.
Team: Team VIII - Wissensbasierte Langzeitautonomie
Team II - Hardware Architekturen
Anwendungsfelder: Logistik, Produktion und Consumer
SAR- & Sicherheitsrobotik
Unterwasserrobotik
Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: LIMES
Lernen intelligenter Bewegungen kinematisch komplexer Laufroboter für die Exploration im Weltraum (05.2012- 04.2016)
Verwandte Robotersysteme: MANTIS
Mehrbeiniges Manipulations- und Lokomotionssystem
Verwandte Software: Bagel
Biologically inspired Graph-Based Language
Rock
Robot Construction Kit

Projektdetails

Bei der Entwicklung von Robotern gibt es unterschiedliche Ansichten. Verhalten, Software und Hardware stehen dabei in engem Bezug. (Quelle: Jakob Schwendner, DFKI GmbH)
Verhalten, Software und Hardware werden über Modelle abgebildet und zur Laufzeit überwacht. (Quelle: Jakob Schwendner, DFKI GmbH)
Im Projekt wird der Aspekt der modellbasierten Softwareentwicklung im Kontext der Entwicklung komplexer mobiler Manipulationssysteme betrachtet. Die Modellierung umfasst dabei die Software, die Hardware als auch das Verhalten der Systeme. Das Verhalten wird auf Software abgebildet und diese wiederum auf Hardware. Bei der Ausführung wird der Systemzustand mit den Modellen abgeglichen und eine dynamische Rekonfiguration des Systems ermöglicht. So kann ein auf diese Weise entwickelter Roboter deutlich flexibler auf unvorhergesehene Situationen reagieren.

Ziel des D-Rock Projektes ist das Design und Implementierung eines Frameworks sowie darin enthaltener Werkzeuge für die Programmierung von Robotern. Dieses Ziel kann in folgende Aspekte unterteilt werden:

Modellierung

Eine gemeinsame Modellierung der Roboterstruktur, des Komponentennetzwerks, der Aufgaben und Ausführungseinheiten.

Abbildung

Robotik-spezifische Strategien finden, um Verhaltensmodelle auf Softwarekomponenten und diese auf heterogene Netzwerke von Ausführungseinheiten effizient abzubilden.

Ausführung

Ausführung und Überwachung von Softwarekomponentennetzwerken, die zur Laufzeit rekonfiguriert und organisiert werden können.

Werkzeuge

Entwicklung von Werkzeugen für die Erzeugung und Verifikation von Modellen, ihre Abbildung auf Prozessornetzwerke und deren dynamische Rekonfiguration.

Evaluation

Evaluation des D-Rock Toolsets auf einem modernen mobilen Manipulationssystem in einem DARPA Challenge (ähnlichen) Szenario für Roboter.

All diese Zielsetzungen werden mit einem klaren Fokus auf ihre Anwendung in der Robotik
behandelt.

Als Ergebnis des D-Rock Projektes steht ein Satz von Softwaretools zur Verfügung, die auf dem Robot Construktion Kit (Rock) Framework  basieren und dieses erweitern. Das am DFKI entwickelte Rock Framework bietet Werkzeuge zur Verwaltung und Integration von Softwarebibliotheken, das in einer Art Baukastensystem zur Programmierung von Robotern verwendet werden kann.

Die Effektivität des Ansatzes wird anhand des im Projekt LIMES (BMWi Projekt FK 50RA1218) entwickelten Mantis Roboters in einem DARPA Robotic Challenge Szenario  demonstriert. Mantis ist ein sechsbeiniger Roboter, der die vorderen Extremitäten auch zur Manipulation verwenden kann. Das Szenario betrachtet eine standardisierte und somit vergleichbare Aufgabe, in der eine durch Geröll blockierte Tür autonom freigeräumt und passiert werden muss. Weiterhin wird die Benutzbarkeit der entwickelten Tools anhand einer Probandenstudie evaluiert.

Videos

D-Rock: Modelle, Verfahren und Werkzeuge für die Modelbasierte Softwareentwicklung von Robotern

Das Projekt D-Rock befasst sich mit Werkzeugen und Methoden zur Entwicklung von Software für Roboter. Im Projekt werden die Konzepte der Modularisierung und der Modellierung verwendet um diese Handhabbar zu machen. Die Modularisierung ermöglicht eine effiziente Wiederverwendung von Komponenten. Die Modellierung beschreibt, wie diese Komponenten im jeweiligen Kontext eingesetzt werden können.

Zurück zur Projektliste
© DFKI GmbH
zuletzt geändert am 16.10.2018
nach oben