HROV-Arch

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung der Software und Steuerungsarchitektur für das HROV (Hybrid Remotely Operated Vehicle) System. Das Projekt ist das Initialprojekt des virtuellen MarTech Institutes an der Universität Bremen (eine Kooperation aus MARUM, DLR-RY und AG Robotik/DFKI RIC). Im operativen Einsatz soll das HROV später primär unter Eis arbeiten, wobei der Roboter den größten Teil einer Mission über eine Glasfaserleitung ferngesteuert wird, aber im Fehlerfall automatisch und am Ende einer Mission manuell in den autonomen Modus geschaltet wird. Das HROC System wird vom MARUM Bremen gebaut und dort auch integriert. Das Konzept für die Steuerungsarchitektur und das Softwareframework werden vom DFKI RIC entwickelt.

Die Entwicklung einer Steuerungsarchitektur für ein hybrides ROV/AUV stellt eine große Herausforderung dar. Eine solche Architektur muss in der Lage sein, nahtlos von reiner Kontrolle durch einen Operator in einen voll autonomen Modus zu wechseln. Das impliziert den Entwurf einer sauberen Steuerungsarchitektur sowie eines zuverlässigen und adaptiven Systems zur Fehlererkennung und -bearbeitung.

Die primären Ziele des DFKI RIC im HROV Projekt sind:

Entwicklung einer Multi-Mode Steuerungsarchitektur: Die Architektur muss eine Mischung aus reaktiver Steuerung, interaktiver Aufgabenausführung und Abarbeiten von definierten Missionsplänen ermöglichen. Es ist dabei zwingend erforderlich, dass dabei die ganze Zeit ein Prozess aktiv ist, der das HROV in einem sicheren Zustand hält. Der Fall, dass das Fahrzeug defekt in der Wassersäule schwebt, muss unter allen Umständen vermieden werden, da eine solche Situation unter Eis zu einem Totalverlust führt. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein auf Komponenten basierender Ansatz mit einer Top-Down-Spezifikation und einer Bottom-Up-Implementierung verfolgt.

Entwicklung eines Fault-Detection und Fault-Response Systems: Für den sicheren Betrieb des HROVs ist sowohl im ROV als auch im AUV-Fall ein System zur Fehlererkennung und Fehlerbearbeitung (fault-detection and fault-response system, FDFRS) zwingend notwendig. Im Falle des HROV ist dieses System ein kritischer Punkt: Ein Kommunikationsabbruch auf der Glasfaser im ROV-Betrieb muss erkannt werden und das HROV muss dann sicher und autonom zum Mutterschiff zurückkehren. Bei Missionen unter Eis wird das System zur sicheren Rückkehr beliebig komplex, da es auch während des ROV Betriebs immer alle Parameter des HROVs erfassen muss. Es ist geplant, ein hierarchisches FDFRS zu entwickeln, das direkt in die Steuerungsarchitektur integriert wird.

Erweiterung von ROCK: Als Framework für die Umsetzung der Steuerungsarchitektur wird das am DFKI RIC entwickelte Robot Construction Toolkit (ROCK) verwendet. Innerhalb des HROV Projektes wird ROCK um Treiber und Basis-Komponenten zur Ansteuerung von für den maritimen Bereich typischer Sensoren und Aktoren (DVL, side-scan sonar etc.) erweitert und für den Einsatz auf langen autonomen Missionen gehärtet.