FORobotics
mobile, ad-hoc kooperierende Roboterteams
Dienstbasierte Betriebsmittel
Ausgangssituation und Zielsetzung
Individualisierte Kundenwünsche, verkürzte Produkt- und Innovationszyklen und der Wettbewerb auf einer globalen Basis stellen produzierende Unternehmen vor große Herausforderungen. Die Qualität, Produktivität und Wandlungsfähigkeit stellen deshalb für Unternehmen zentrale Zielgrößen bei der Gestaltung von Produktionssystemen dar. Um alle Zielgrößen erreichen zu könne, müssen die Potentiale von Menschen und Robotern in Produktionsumgebungen synergetisch kombiniert werden. Dabei birgt insbesondere der Einsatz von mobilen Robotersystemen zur Assistenz oder zur Übernahme von produktionstechnischen Schritten ein sehr großes Potential. Im Gegensatz zur reinen Koexistenz von Menschen und Robotern, sollen Menschen und Roboter im Team an der Lösung gemeinsamer Aufgaben arbeiten. In TP 1 wird dabei die grundlegende Basis für die Zusammenarbeit von Menschen und Robotern durch Standardisierung, Modellierung und Abstrahierung von Systemfunktionen und -eigenschaften geschaffen.
Vorgehensweise
Im ersten Arbeitspaket sollen reale produktionstechnische Anlagen hinsichtlich der Art und Anzahl der eingesetzten Betriebsmittel untersucht und deren Zusammenwirken in Form von Betriebsmittelnetzwerken analysiert werden. Die Betriebsmittel sind hinsichtlich ihrer Funktion, ihrer Kommunikation, ihrer Fehleranfälligkeit und ihrer Aufgabe zu analysieren. Darüber hinaus sollen die bisherigen Interaktionsformen des Menschen in der produktionstechnischen Anlage analysiert und mögliche zukünftige Interaktionsformen mit den mobilen Roboterplattformen entworfen werden.
Im zweiten Arbeitspaket sollen allgemeingültige Beschreibungsformen für die im Teamverbund eingebundenen Betriebsmittel entworfen werden. Die Betriebsmittel werden dabei anhand ihres Verhaltens und ihrer Fähigkeiten in abstrakte Betriebsmittelklassen eingeteilt. Die Betriebsmittelklassen werden genutzt, um eine Beschreibungsform für die Betriebsmittel zu definieren. Insbesondere sollen dabei die aufgaben- und systemrelevanten Eigenschaften, die Funktionen und betriebsmittelspezifische Ereignisse allgemeingültig abgebildet werden. Die Funktionen werden anschließend auf Betriebsmittelebene implementiert. Dabei ist auf die spätere Kompatibilität zur Einbindung in einen Teamverbund zu achten. Die Funktionen müssen daher so implementiert werden, dass sie von außen parametrierbar sind und ein interpretierbares Ergebnis zurückliefern.
In Arbeitspaket drei sollen die Fähigkeiten der Betriebsmittel in Form von Diensten beschrieben und zur Verfügung gestellt werden. Jedes Betriebsmittel muss hierfür grundlegende Dienste zur Einbindung in den Teamverbund anbieten. Alle weiteren angebotenen Dienste der Betriebsmittel werden dem Teamverbund in semantischer Form mitgeteilt. Im diesem Arbeitspaket wird eine standardisierte Beschreibungsform für Dienste erarbeitet, die Schnittstelle für den Dienstaufruf definiert und ein Anforderungen-Fähigkeiten-Abgleich auf Betriebsmittelebene umgesetzt.
Im vierten Arbeitspaket soll die Geschäftslogik für die Kapselung der Betriebsmittel und deren Einbindung in den Teamverbund entworfen werden. Die Geschäftslogik hat dabei die Aufgabe die Fähigkeiten und Basisdienste der Betriebsmittel zu Kapseln und Dienste höherer Ordnung für die Mitglieder des Teamverbunds zur Verfügung zu stellen. Die Betriebsmittel sollen in der Lage sein, sich bei der Geschäftslogik anzumelden und Daten mit dieser auszutauschen. Die verfügbaren Basisdienste der Betriebsmittel werden kombiniert und in Form neuer Dienste höherer Ordnung angeboten. Beispielsweise wird durch die Kombination der Dienste eines Manipulatorarms, eines Greifers und eines Sensors ein Dienst zur Montage von Bauteilen erzeugt. Die Geschäftslogik hat darüber hinaus die Aufgabe Dienstanfragen so auf die zur Verfügung stehenden Betriebsmittel zu verteilen, dass eine richtige, effiziente und priorisierbare Bearbeitung der Dienste ermöglicht wird. Die Geschäftslogik sendet Dienstanfragen auf Basis des Scheduling-Plans an die Betriebsmittel. Dabei muss die Geschäftslogik auf den Zustand des Betriebsmittels und dessen Annahme bzw. Ablehnung der Dienstanfrage reagieren.
Ansprechpartner
Projektpartner:
- Technische Universität München