ESROCOS (OG1)

European Space Robot Control Operating System

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Das Ziel des Projekts ESROCOS ist es, ein Open-Source-Framework zur Verfügung zu stellen, das die Entwicklung von Software für Weltraumroboter unterstützen kann. Durch die Bereitstellung eines offenen Standards, der von Forschungslabors und der Industrie genutzt werden kann, ist zu erwarten, dass der Technology Readiness Level (TRL) effizienter gestaltet werden kann und der Vendor Lock-in durch proprietäre Umgebungen reduziert werden kann.

Laufzeit: 01.11.2016 bis 31.01.2019
Zuwendungsempfänger: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
Fördergeber: Europäische Union
Partner:

GMV Aerospace and Defence, Université Grenoble Alpes, Katholieke Universiteit Leuven, Airbus Defence and Space, Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt e.V., GMVIS SKYSOFT, INTERMODALICS, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace, VTT Technical Research Centre of Finland Ltd

Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: SARGON
Space Automation & Robotics General Controller (01.2016- 12.2017)
InFuse (OG3)
Allgemeines Framework zur Datenfusion für die Weltraumrobotik (11.2016- 01.2019)
Verwandte Robotersysteme: ARTEMIS
DLR SpaceBot Cup 2013 Rover
ARTEMIS
DLR SpaceBot Cup 2013 Rover
Verwandte Software: Rock
Robot Construction Kit

Projektdetails

Das Ziel des Projekts ESROCOS ist es, ein Open-Source-Framework zur Verfügung zu stellen, das die Entwicklung von Software für Weltraumroboter unterstützen kann. Durch die Bereitstellung eines offenen Standards, der von Forschungslabors und der Industrie genutzt werden kann, ist zu erwarten, dass der Technology Readiness Level (TRL) effizienter gestaltet werden kann und der Vendor Lock-in durch proprietäre Umgebungen reduziert werden kann.

Im Forschungsbereich eingesetzte, moderne Roboter-Frameworks behandeln bereits einige dieser Schlüsselaspekte, sind aber meist nicht in der Lage, den in für Weltraummissionen erwarteten TRL zu liefern. In der  terrestrischen Industrie-Robotik hingegen realisieren Roboterhersteller ihre RCOS durch die Ergänzung kommerzieller Echtzeit-Betriebssysteme mit proprietären Bibliotheken, die die zusätzlichen Funktionen implementieren. In der kommerziellen Robotik gibt es so derzeit keinen Standard für die Integration von Systemen und Algorithmen über mehrere Roboteranbieter hinweg.

Die PERASPERA OG1-Aktivität ist dem Entwurf einer Robot Control Operating Software (RCOS) gewidmet, die Anforderungen an weltraumtauglicher Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit und Sicherheit (RAMS) gerecht werden kann.
 

Daher dient das Projekt ESROCOS der Entwicklung eines Systems mit den folgenden Zielsetzungen:
 

  1. Entwicklung einer weltraumtauglichen RCOS: ESROCOS soll den Entwicklungsanforderungen für den Weltraum gerecht werden; durch Einbeziehung von Space-grade RAMS-Attributen (siehe ESA ECSS Standards) und formaler Offline/Online Verifikation, Telemetrie und Telecommand  (TM/TC)-Meldungen und  Qualifikation von industriellen Treibern wie dem Controller Area Network (CAN) Bus oder EtherCAT-Protokollen.
     
  2. Integration fortgeschrittener Modellierungstechnologien: ESROCOS soll eine komplette modellbasierte Methodik beinhalten, die die Gestaltung der einzelnen Komponenten sowie die Schnittstellen bei ihrer Interaktion und Integration, die Verifizierung der strukturellen- und Verhaltenseigenschaften auf Systemebene sowie ein Framework unterstützt, das auch Glue-Code-Generierung bietet. Dieser Ansatz ermöglicht die Trennung des Modells von der Zielplattform, welches eine Voraussetzung für die Wiederverwendung der Software in zukünftigen Entwicklungen ist.
     
  3. Fokussierung auf die Weltraumroboter-Community: Die ESROCOS-Anforderungen werden von Akteuren, derzeitiger Robotik-Weltraummissionen konsolidiert.
  4. Integration von komplexen Robotik-Anwendungen ermöglichen: ESROCOS soll eine flexible Architektur nach dem Time-and-Space-Partitioning und Mixed-Criticality-Ansatz bieten, wodurch auch der Einsatz von Software unterschiedlicher Sicherheitskriterien über denselben Bordcomputer ermöglicht wird.
     
  5. Vermeidung von Vendor-Lock-in: Das Ergebnis des Vorschlags ist als Open-Source-Code (Mozilla Public License, Apache, MIT, BSD und GPL/LPGL) zu liefern, wobei proprietäre Lösungen (VxWorks, PykeOS) vermieden werden, deren Übernahme Probleme bereiten könnte.
     
  6. Wirksamer Einsatz: Anstatt ganz von vorne zu beginnen, soll ESROCOS bereits vorhandene Frameworks erweitern (TASTE erweitert um einen Robotik-Komponenten-Ansatz, inspiriert von der Rock-Middleware), sowie ausgereifte Toolsets (Quellcode-Versionierung, Scripting/Testing, Visualizer/Simulatoren) und Bibliotheken (fortgeschrittene Datentypen, Robotik-Transformationen von Referenzsystemen, Roboterarmkinematik und –dynamik, Rover-Bewegungssteuerung).
     
  7. Erleichterung der Entwicklung von Robotersystemen: ESROCOS soll mit anderen Robotik-Frameworks (z. B. Rock/ROS 3rd-Party-Bibliotheken und Visualizer/Simulator) kompatibel sein, um deren Algorithmen zusammen mit weltraumkritischen Komponenten testen zu können.
     
  8. Kreuzung mit anderen Lösungen und Anwendungen: ESROCOS profitiert von der Erfahrung bei der Entwicklung von RCOS für Roboter in nuklearer Umgebung mit sehr strengen RAMS-Anforderungen.

Videos

Field Trials Morocco: EU partner test new software with DFKI rover SherpaTT

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Das von der Europäischen Union geförderte Strategic Research Cluster (SRC) on Space Robotics Technologies hat zum Ziel, bedeutende Fortschritte im Bereich der Weltraumrobotik zu erzielen. Die weltraumtauglichen Technologien werden u.a. für zukünftige Robotermissionen benötigt, um die Oberflächen von Mars, Mond und anderen Himmelskörpern zu erkunden. In der ersten Phase des SRCs (2016–2019) wurden in mehreren Forschungs- und Entwicklungsprojekten ("Operational Grants") Kerntechnologien für Weltraumroboter entwickelt. Da keine Laborumgebung die rauen Umgebungsbedingungen, mit denen die Systeme im All konfrontiert sind, angemessen simulieren kann, sind Feldtests in terrestrischen mars- oder mondanalogen Landschaften unerlässlich.

ESROCOS: European Space Robot Control Operating System

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Das Ziel des Projekts ESROCOS ist es, ein Open-Source-Framework zur Verfügung zu stellen, das die Entwicklung von Software für Weltraumroboter unterstützen kann.

Publikationen

2021

Building a Lunar Infrastructure with the Help of a Heterogeneous (Semi)Autonomous Multi-Robot-Team
Shashank Govindaraj, Wiebke Brinkmann, Francisco Javier Colmenero, Irene Sanz Nieto, Alexandru But, Matteo De Benedetti, Leon Cedric Danter, Mercedes Alonso, Enrique Heredia, Simon Lacroix, Dominik Kleszczynski, Joseph Purnell, Kevin Picton, Nabil Aouf, Luis Lopes
In In Proc. of. 72nd International Astronautical Congress 2021, (IAC-2021), (IAC-2021), 25.10.-29.10.2021, Dubai, n.n., Oct/2021.

2019

Development of a Control Software for a Planetary Exploration Robot with ESROCOS
Malte Wirkus, Moritz Schilling, Benjamin Kisliuk
In Proceedings of the 15th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 2019), (ASTRA-2019), 27.5.-28.5.2019, Noordwijk, European Space Agency (ESA), 2019.
ESROCOS: Development and Validation of a Space Robotics Framework
Miguel Munoz Aracon, Malte Wirkus, Kilian Hoeflinger, Nikolaos Tsiogkas, Saddek Bensalem, Olli Rantanen, Daniel Silveira, Jerome Hugues, Mark Shilton, Herman Bruyninckx
In Proceedings of the 15th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 2019), (ASTRA-2019), 27.5.-28.5.2019, Noordwijk, European Space Agency (ESA), 2019.
Space Robotic Systems and Artificial Intelligence in the Context of the European Space Technology Roadmap
Wiebke Brinkmann, Florian Cordes, Christian Ernst Siegfried Koch, Malte Wirkus, Raúl Dominguez, Alexander Dettmann, Thomas Vögele, Frank Kirchner
In Proceedings of Space Tech Conferences, 19.11.-21.11.2019, Bremen, o.A., 2019.

2017

ESROCOS: A Robotic Operating System for Space and Terrestrial Applications
Miguel Muñoz Arancón, G. Montano, Malte Wirkus, Kilian Hoeflinger, D. Silveria, N. Tsiogkas, J. Hugues, Herman Bruyninckx, S. Bensalem, J. Alanen
In Proceedings of the 14th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 20017), (ASTRA-17), 20.6.-22.6.2017, Leiden, ESA, 2017.

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zuletzt geändert am 11.09.2024