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SeRoNet

Cluster: Robotik

Plattform zur Entwicklung von Serviceroboter-Lösungen

Kurzsteckbrief
Im Projekt SeRoNet entsteht die offene IT-Plattform »robot.one«. Sie ermöglicht Anwendern, Systemdienstleistern, Robotik- und Komponentenherstellern in der professionellen Servicerobotik, gemeinsam Software zu entwickeln. »robot one« vermittelt zudem zwischen Herstellern, Dienstleistern und Kunden, um auch individuelle Anforderungen umzusetzen. Ziel ist es, den Software-Entwicklungsaufwand deutlich zu senken. Systemintegratoren können sich durch rasche Entwicklungszyklen neue Märkte erschließen.

Projektergebnisse des Robotik-Clusters

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Cluster Robotik


Ausgangslage
Serviceroboter erbringen Dienstleistungen in ganz unterschiedlichen Umgebungen: Sie werden als Boten in Produktion und Logistik eingesetzt oder zum Rasenmähen und Staubsaugen in Privathaushalten. Der Roboter sorgt für eine spürbare Entlastung des Menschen, sein Bediener muss dabei nicht speziell geschult sein. Gerade im professionellen Bereich sind Serviceroboter, trotz unbestrittenem Potenzial, jedoch bisher wenig verbreitet. Das hat mehrere Gründe: Meist handelt es sich um spezialisierte Systeme, deren Steuerungs-Software auf eine konkrete Anwendung zugeschnitten ist. Die Kosten für die individuelle Abstimmung und Programmierung jedes einzelnen Roboters stellen zurzeit die höchste Hürde für einen stärkeren Einsatz von Servicerobotern dar. Hinzu kommt die oft komplizierte Integration der Robotersoftware in das bestehende IT-Netzwerk des Anwenders.
Üblicherweise ist die Entwicklung anwendungsspezifischer Software bisher erst ab Stückzahlen von 20 bis 30 Robotersystemen rentabel. Um der professionellen Servicerobotik zum Durchbruch zu verhelfen und somit auch die Wettbewerbsfähigkeit verschiedener Branchen in Deutschland weiter zu verbessern, wollen die Projektpartner die Programmierung und den Einsatz von Servicerobotern flexibler und wirtschaftlicher machen.

Ziel
Ziel des Projektes ist, den Entwicklungsaufwand für Robotersoftware in der professionellen Servicerobotik deutlich zu senken. Dazu wird eine offene IT-Plattform für Anwender, Hersteller und Systemdienstleister entwickelt. Systemdienstleister, oder auch Systemintegratoren, sind Unternehmen, die dem Kunden dabei helfen, aus am Markt verfügbaren Komponenten wie Roboterhardware, Sensoren, speziellen Aktoren und Steuerungssoftware eine Serviceroboterlösung zu erstellen und diese in das IT-Netzwerk seiner Firma zu integrieren – der Systemdienstleister arbeitet dabei herstellerübergreifend. Die Plattform dient dazu, Software gemeinsam zu entwickeln und Hersteller und Dienstleister an den Kunden gemäß seinen individuellen Anforderungen zu vermitteln.
Bei der Softwareentwicklung ist das Ziel, die klassische lineare Wertschöpfungskette durch ein Wertschöpfungsnetzwerk zu ersetzen, in dem alle Akteure entsprechend ihren Kompetenzen dynamisch kooperieren. Entstehen
sollen dabei kombinierbare und wiederverwendbare Softwarekomponenten, die Systemintegratoren passend zum Bedarf der Anwender einsetzen können. Wiederverwendbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine vom Komponentenhersteller einmal entwickelte Komponente für mehrere, verschiedene Zwecke und in Kombination mit Komponenten anderer Hersteller benutzt werden kann. Auf der Plattform arbeiten Anwender, Systemintegrator und Komponentenhersteller über (Online-)Softwaretools in allen Phasen von der Spezifikation bis zur Inbetriebnahme des Robotersystems zusammen und vermeiden so teure Fehl- und Änderungsentwicklungen. SeRoNet stellt die steigende Bedeutung dieser Form der kollaborativen Software-Entwicklung ins Zentrum, indem es erstmals als Robotik-Forschungsprojekt eine explizit auf dauerhaften Betrieb ausgelegte, offene Plattform schafft.
Die entwickelten Softwarekomponenten werden dem Anwender dann ebenfalls über die Plattform angeboten, was für eine hohe Transparenz der am Markt verfügbaren Anbieter und Komponenten sorgt. Damit die Komponenten auch in mehreren Systemen herstellerübergreifend
einsetzbar und tatsächlich auch wiederverwendbar sind, werden im Projekt einheitliche Schnittstellenstandards definiert. Dies geschieht in enger Abstimmung mit den internationalen Gremien. Zudem soll der Entwicklungsprozess durch systematische Beschreibungen von Komponenten, Systemen und Anforderungen erleichtert werden.
Diese systematischen Beschreibungen unterstützen auch den zweiten Zweck der Plattform als Vermittlungsinstrument. Auf der Systematik aufbauend entwickeln die Projektpartner ein Tool, mit dem Anwender ihre Anforderungen an eine Servicerobotiklösung angeben können. Sie werden dabei durch den Eingabeprozess geführt – so wird sichergestellt, dass die Angaben der Standardisierung entsprechen und ausgewertet werden können. Im Projekt werden also zunächst Kategorien definiert, die diese Standardisierung überhaupt erst ermöglichen. Des Weiteren wird ein Verzeichnis aller relevanten Komponenten aufgebaut und in einem digitalen Archiv bereitgestellt. Entsprechend seinem Anforderungsprofil kann dem Kunden dann die passende Komponente und der passende Systemintegrator vermittelt werden.

Praktische Anwendung
Die Projektpartner werden drei Pilotdemonstratoren umsetzen: Ein Demonstrator wird Pharmaartikel stückgenau abzählen, ein weiterer wird in einem Krankenhaus Pflegeutensilien bedarfsgerecht vom Lager zum Zimmer bringen. Und der dritte Demonstrator übernimmt Assistenzaufgaben in der Produktion und hilft beim Schrauben an einem manuellen Arbeitsplatz. Jedes Beispiel bietet Herausforderungen, die auf viele Servicerobotik-Anwendungsfelder übertragbar sind. Die drei Pilotdemonstratoren sollen die Robustheit der Plattform und Entwicklungswerkzeuge sowie die Qualität der verfügbaren Komponenten und Services belegen. Die Plattform soll zudem ab 2018 einem offenen Praxistest unterzogen werden – hierzu wird es einen Beteiligungsaufruf an interessierte Teilnehmer geben.

Konsortium
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA (Konsortialführung), Daimler TSS GmbH, FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie, Hochschule Ulm, Klinikum Mannheim Dienstleistungsgesellschaft mbH, KUKA Deutschland GmbH, MLR System GmbH für Materialfluss- und Logistiksysteme, Ruhrbotics GmbH, Transpharm Logistik GmbH, Universität Paderborn, Universität Stuttgart