ROS Industrial: Open Source etabliert sich auch in der Industrierobotik

Das offene Roboter-Betriebssystem ROS hat sich in der Forschung durchgesetzt, die Industrie hält sich zurück. Das ändert sich nun.

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(Bild: Gestalt Robotics)

Von
  • Hans-Arthur Marsiske

Rofox, der putzige kleine Rover, will gerne alles richtig machen. Er möchte lernen, sich im öffentlichen Raum sicher zu bewegen, ohne mit einem der vielen Fußgänger zu kollidieren, die hier ständig seine Wege kreuzen. Doch dafür bräuchte er eine behördliche Genehmigung, die er wiederum nur bekommt, wenn sichergestellt ist, dass niemand über ihn stolpern kann. Wie aber soll er lernen, keine Stolperfalle zu sein, wenn er nie in so eine Situation kommt?

Die Lösung, die die niederländische Firma DoBots jetzt beim Videowettbewerb im Rahmen der 8. ROS-Industrial Conference präsentiert, lautet: Simulation. Rofox ist der Star eines Videos, in dem gezeigt wird, wie der Roboter durch einen leeren Raum fährt, während seine Sensoren mit simulierten Daten sich bewegender Passanten gespeist werden. Auf diese Weise kann er durch Versuch und Irrtum lernen, den Menschen auszuweichen, ohne dass dabei jemand zu Schaden kommt.

Für die Implementierung nutzte DoBots die Simulationsumgebung Gazebo und das offene Roboter-Betriebssystem ROS (Robot Operation System). Hervorgegangen aus Forschungen an der Stanford University und seit 2009 zunächst von der mittlerweile aufgelösten Firma Willow Garage vorangetrieben, sollte die Open-Source-Software zunächst vor allem eine Grundlage für die neu entstehende Industrie der Servicerobotik legen. Die dafür erforderliche Software sei so komplex, so die Überlegung, dass es eine Verschwendung von Ressourcen sei, wenn jedes Unternehmen und jede Forschungsgruppe versuche, eine jeweils eigene Lösung zu finden. Statt „das Rad immer wieder neu zu erfinden“, sei es vernünftiger, auf den Erfahrungen anderer aufzubauen und die Ansätze im wechselseitigen Austausch zu optimieren.

Die Idee erwies sich als fruchtbar und hat bis heute nicht an Wirkungskraft eingebüßt. Zwei Drittel aller Robotik-Startups nutzten mittlerweile ROS, sagt Christoph Hellmann Santos (Fraunhofer IPA), Manager des ROS-Industrial-Konsortiums Europa. Es sei eine Softwareindustrie für Roboter entstanden. Im Bereich der Industrierobotik sei die Reaktion dagegen verhaltener gewesen, weil die große Frage nach der Robotersicherheit nicht leicht zu beantworten war. Die etablierte Normungslandschaft vertrage sich nicht ohne weiteres mit offener Software, bei der es keine klaren Verantwortlichkeiten und Dokumentationen gebe und damit auch keine Haftbarkeit durch Softwarehersteller. Eine „normenkonforme Validierung“ der Sicherheitsanforderungen sei mit ROS nicht möglich, so Hellmann Santos.

Eine Lösung besteht darin, die sicherheitsbezogenen Teile der Robotersteuerung (wie Safe Torque Off, Safe Brake Control oder sichere Achslimits) zu isolieren und ROS nur für die Steuerung nicht-sicherheitsrelevanter Funktionen wie Navigation oder Pfadplanung zu verwenden. Dieses Prinzip, ROS und Safety gemeinsam einzusetzen, werden schon von verschiedenen Herstellern umgesetzt, sagt Hellmann Santos. Die Pilz GmbH etwa nutze es bei ihrem Roboterarm PRBT, die Keba AG bei ihrer Softwareplattform KeMotion.

Diese Entwicklung weiter voranzutreiben ist das Anliegen des weltweit agierenden ROS-Industrial-Konsortium, dem mittlerweile etwa 85 Mitglieder angehören. „Sie alle unterstützen das Ziel“, heißt es in einer Konferenzankündigung des IPA, „mithilfe von ROS aus Industrierobotern intelligente Maschinen zu machen, also bisher fest programmierte Bewegungsabläufe durch Sensordatenverarbeitung und dynamisch berechnete Bewegungsplanung abzulösen.“

Die Open-Source-Alternative ROS sei mittlerweile etabliert, könne aber weiter verbessert werden, sagte Hellmann Santos in seinem Eröffnungsvortrag zur Konferenz, die zwei Tage lang diskutieren wird, wie das bewerkstelligt werden kann. Einen Eindruck von der Vielfalt der Anwendungen, die mithilfe von ROS realisiert werden können, vermitteln die 33 für den Videowettbewerb eingereichten Beiträge.

Im Video der dänischen Firma Quadsat etwa, die mithilfe von Drohnen Satellitenantennen testet, erklärt deren leitende Robotikingenieurin Diana Trifon: „Ohne ROS hätten wir das System nicht so mühelos entwickeln können.“ Unter anderem hebt sie die Möglichkeiten hervor, einzelne Komponenten unabhängig voneinander zu testen und verteilt zu entwickeln.

Die drag&bot GmbH zeigt in mehreren Videos, wie sich auf Grundlage von ROS die Programmierung von Robotern vereinfachen lässt. Mit dem Verfahren MotionMATE etwa ließe sich das Teach-in dreidimensionaler Trajektorien zehnmal schneller realisieren als durch traditionelle Programmierung.

Technisch ist das alles interessant, häufig aber etwas langatmig erzählt. Ästhetisch überzeugender sind dagegen die Videos die, wie beim eingangs erwähnten Rofox, die Perspektive des Roboters einnehmen. So der Beitrag der Gestalt Robotics GmbH mit dem drögen Titel „Edge-enabled Mobile Asset Detection & Semantic Segmentation for Autonomous Vehicle Systems with ROS“: Da wird erfreulicherweise nicht viel erklärt, sondern der Zuschauer mit faszinierenden Sounds und Visuals direkt ins Hirn des Roboters und damit auf einen psychedelischen Trip gelockt, der gerne zehnmal so lange hätte dauern dürfen.

Ob das reicht, um den Wettbewerb zu gewinnen, wird am Mittwoch, dem zweiten und letzten Konferenztag entschieden.

(mho)