Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wiederverwendbare Steuerungsarchitekturen verkürzen Entwicklungszeiten

24.10.2000


... mehr zu:
»Framework »RTF »Roboter »Steuerung
»Realtime Framework« und »Robotik Toolbox« sind Teile einer modularen Software-Architektur, mit der sich Steuerungen für die unterschiedlichsten Service- und Industrieroboter realisieren lassen.

Die Steuerungstechnik nimmt bei Produkten und Produktionssystemen eine Schlüsselrolle ein. Angesichts der wachsenden Leistungs- und Qualitätsanforderungen sowie der zunehmenden Vernetzung von Steuerungssystemen wird es jedoch immer schwieriger, flexibel anpassbare, skalierbare und wartbare Steuerungen herzustellen. Eine Lösung ist, Steuerungen auf Software- und Hardware-Ebene konsequent zu modularisieren. In der Informationstechnik werden daher seit einigen Jahren Komponentenstandards wie ActiveX oder JavaBeans eingesetzt. Diese lassen sich jedoch aufgrund spezieller Anforderungen bei der Steuerungsentwicklung - wie Echtzeitfähigkeit - nur beschränkt einsetzen.

Wissenschaftler des Fraunhofer IPA haben unter Mitwirkung der Steuerungshersteller Berghof GmbH, Eningen, Sick AG, Reute, und Litef GmbH, Freiburg, im Verbundprojekt »IQ2000« dezentrale Sensor- und Steuerungsmodule entwickelt, die über einen zentralen CAN-Bus verbunden sind. Basierend auf derselben Philosophie, entstand außerdem eine Software-Architektur, mit der sich die verschiedensten Anwendungsfälle einfach verwirklichen lassen: die »Robotics Toolbox« (RTB) und das »Realtime Framework« (RTF). Sie ermöglichen die Integration wiederverwendbarer Software-Komponenten in anwendungsspezifische Steuerungen mit Hilfe eines Framework und spezieller Entwurfsmuster. Die Software-Komponenten sind wiederverwendbare funktionale Einheiten zur Kapselung von Algorithmen oder zur Ansteuerung von Sensoren bzw. Aktuatoren.

»Diese Vorgehensweise ist vergleichbar mit der Schaltungsentwicklung in der Elektronik, bei der anwendungsspezifische Layouts mit vorgefertigten elektronischen Komponenten auf Platinen realisiert werden«, erläutert Software-Architekt Andreas Traub. Das Realtime Framework entspricht in diesem Bild der Platine und dient dem strukturellen Zusammenhalt der Komponenten - automatische Initialisierung/Deinitialisierung, nichtlokale Fehlerbehandlung etc. Gleichzeitig ist es eine Abstraktionsschicht für Betriebssystemfunktionen und erleichtert so die Portierbarkeit der Steuerungssoftware. Die Kommunikationsfunktionen des Frameworks umfassen Mechanismen zur hocheffizienten und echtzeitfähigen lokalen Kommunikation sowie zur einfachen Realisierung verteilter Kommunikation, z. B. für die Ferndiagnose. Darüber hinaus bietet das RTF Abstraktionsmechanismen zur einheitlichen Ansteuerung verschiedener I/O-Schnittstellen (z. B. CAN-Bus). »Wie die Leiterbahnen in elektronischen Schaltungen können auch die Datenflüsse zwischen den einzelnen Komponenten je nach Anwendung unterschiedlich festgelegt werden«, so Traub. Speziell entwickelte Entwurfsmuster vermeiden semantische Abhängigkeiten der Komponenten voneinander. Sie sind dadurch flexibel wiederverwendbar. Die Entwurfsmuster sind vielseitig einsetzbare Mikro-Architekturen, die Komponenten, Framework und anwendungsspezifische Programmteile integrieren. Sie erleichtern die Dokumentation der Software und die Kommunikation verschiedener Entwicklungsteams erheblich.

Ihren Praxistest haben RTF und RTB bereits bestanden - u. a. im Museum für Kommunikation in Berlin www.museumsstiftung.de/berlin1.html. Hier versehen seit Frühjahr diesen Jahres drei autonome mobile Informations- und Unterhaltungsroboter ihren Dienst. Die komponentenbasierte Steuerung dieser Roboter besteht zu 73 Prozent aus Programmcode, der nicht applikationsspezifisch ist und auch auf anderen Roboterplattformen ohne Modifikation eingesetzt werden kann. Die Roboter haben im Museum bereits mehr als 1000 km bei Besucherverkehr zurückgelegt und zeichnen sich durch eine sehr hohe Reaktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit aus. Eine Vorversion der »IQ2000«-Software-Architektur verwendeten die Stuttgarter Wissenschaftler für die Steuerung eines Prüfmanipulators. Der flexibel konfigurierbare Manipulatorarm untersucht die Druckbehälter von Siedewasserreaktoren auf Risse. Neben den Standardkomponenten enthält die Steuerungssoftware auch anpassbare Module wie die inverse Kinematik und die Bahninterpolation auf gewölbten Oberflächen.

»Diese Beispiele zeigen, dass durch eine konsequente Modularisierung von Steuerungen eine deutliche Verringerung der Software-Entwicklungskosten bei gleichzeitiger Steigerung der Software-Qualität möglich ist«, fasst Christoph Schaeffer vom Fraunhofer IPA zusammen. Er und sein Team wurden am 25. Oktober in Berlin für ihre modulare Hardware- und Software-Plattform zur Entwicklung von Service-Robotern mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Peis ausgezeichnet (s. a. Presseinformation: "Fraunhofer-Preis für Service-Roboter"). Die Ergebnisse der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung von 1996 bis 2000 geförderten Verbundprojekte »IQ2000«, »KORINNA« und »LISSY« stellen die Projektpartner am 13. November in Stuttgart vor.


Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Phys. Andreas Traub, Telefon: 0711/970-1061, Telefax: 0711/970-1008, 
E-Mail: ant@ipa.fhg.de
Dipl.-Ing. Christoph Schaeffer, Telefon: 0711/970-1212, Telefax: 0711/970-1008, 
E-Mail: cfs@ipa.fhg.de

Dipl.-Ing. Michaela Neuner | idw

Weitere Berichte zu: Framework RTF Roboter Steuerung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Verkalkte Zähne retten
19.06.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Uhrenbestandteile aus Diamant
18.06.2018 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics