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technologie

September 30, 2020

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Ein Einblick in die gemeinsame Sprache für die industrielle Automatisierung
Ein Einblick in die gemeinsame Sprache für die industrielle Automatisierung

Ist ROS die Zukunft?

Das Open-Source-Rahmenwerk „Robot Operating System“ (ROS) existiert bereits seit mehr als zehn Jahren, und Tausende Entwickler konzipieren Pakete dafür. Tatsächlich werden bis 2024 laut einem Bericht aus dem Jahr 2019 von ABI Research fast 55 Prozent aller Roboter ein ROS-Paket enthalten.

ROS wurde im Jahr 2007 im Labor für künstliche Intelligenz der Universität Stanford entwickelt und ist eine Middleware-Schicht, die auf Basis mehrerer Betriebssystemen oder ohne Betriebssystem arbeiten kann. Obwohl es sich dabei streng genommen nicht um ein Betriebssystem (OS) handelt, bietet ROS dieselben Leistungen, die man von einem solchen erwarten würde, wie Hardwareabstraktion, hardwarenahe Gerätetreiber, Implementierung häufig genutzter Funktionen, Nachrichtenaustausch zwischen Prozessen und Paketverwaltung.

Die in ROS verwendete Software bietet enorme Flexibilität. Sie ist in Paketen organisiert und kann Nodes, Datensätze, Konfigurationsdateien oder verschiedenste andere Elemente enthalten, die nützliche Module darstellen. Damit ist ROS überaus nützlich für einige Robotik-Anwendungen und hat sogar das Potenzial, seine Fähigkeiten auf bereits installierter Hardware in Produktionsanlagen zu erweitern.

Kontrollierte Umgebungen

Wenn in einer Fabrik ein Roboter in den laufenden Betrieb integriert wird, kommt bei der Einrichtung des Geräts meist proprietäre Software zum Einsatz, die mit der Roboter-Hardware mitgeliefert wird. Diese proprietäre Software, an der die Herausgeber der Software oder andere Personen die Eigentumsrechte halten, umfasst Module, mit deren Hilfe der Roboter in der Lage ist, sich an dynamische Umgebungen anzupassen.

Solche Programme kommen beispielsweise bei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) zum Einsatz, um die Kollision mit anderen Maschinen in Lagerhäusern zu verhindern, oder bei Bestückungsrobotern, die in der Lage sein müssen, veränderliche Bewegungsabläufe auszuführen, um Objekte zu manipulieren und programmierte Aufgaben zu erledigen. Diese adaptiven Funktionen sind jedoch oft recht beschränkt.

Im Gegensatz zu proprietärer Software ermöglicht Open-Source-Software den Nutzern vollen Zugriff auf den Quellcode. Entwickler haben nicht nur Zugriff auf den Quellcode, sie können diesen im Rahmen der Lizenzvereinbarung auch bearbeiten, sodass maßgeschneiderte Anpassungen möglich sind, wenn der Werksleiter die Programmierung von Robotern ändern möchte. In der Tat nutzen Softwareingenieure des vom Southwest Research Institute (SwRI) in Leben gerufenen Projekts „ROS-Industrial Program“ Open-Source-Software auf ROS-Basis für Roboteraktionen, deren Abläufe nicht fest vorprogrammiert sind.

So entwickelten SwRI-Forscher kürzlich ein Modul, das die Zusammenarbeit zweier Roboter an einer Aufgabe ermöglicht. Die Funktion dieser Roboter basiert auf Punktwolken-Daten von Kameras, die den Maschinen räumliches Sehen und Tiefenwahrnehmung – und damit ein Verständnis der Umgebung – ermöglichen. Es gibt also keine Grenzen für die Anwendungsmöglichkeiten ROS-basierter Programmierung, da Hersteller beispielsweise rund um eine Arbeitszelle 3D-Kameras installieren könnten, um Daten über die Interaktionen zwischen Robotern und den bearbeiteten Komponenten zu sammeln.

Obsoleszenz minimieren

Zur Freude der Techniker verwendet ROS die standardmäßige Internet-Protokollfamilie „Transmission Control Protocol/Internet Protocol“ (TCP/IP). Werksleiter können sich also beruhigt zurücklehnen und sicher sein, dass sie ihren Produktionslinien neue Roboter-Harware hinzufügen können, ohne dadurch andere Teile des Systems obsolet zu machen, und dass die gesamte Ausrüstung nach wie vor untereinander „kommuniziert“, ohne dass dafür eine umfangreiche Neuprogrammierung erforderlich wäre.

Im Laufe der Zeit hat sich ROS zu einer weit verbreiteten und vielseitig genutzten Plattform für unterschiedliche Roboteranwendungen entwickelt. Aus diesem Grund arbeiten heute Tausende Entwickler mit ROS, um die Zukunft der Robotik zu gestalten, und Hersteller sind in der Lage, die Obsoleszenz von Ausrüstung zu reduzieren und die Programmierung von Robotern entsprechend ihren Anforderungen und Wünschen anzupassen.

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