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Thema: irOS - independent robot operating system

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    irOS - independent robot operating system

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    Hi,
    nachdem wir mit diesem Thema am Wochenende bei Jugendforscht am
    Bundeswettbewerb teilgenommen haben und den Sonderpreis für das beste
    Robotikprojekt gewonnen haben, möchte wir(Jan(im RN bekannt als MJA)
    und ich) das Projekt hier nochmal vorstellen, da wir uns sehr freuen
    würden, wenn unser System irgendwo eingesetzt werden würde, oder ein
    neues Plugin programmiert wird.

    Unser Projekt:

    In der heutigen Industrie werden immer häufiger Roboter verschiedener
    Art eingesetzt. Unser Ziel ist die Entwicklung eines
    Standardbetriebssystems für Roboter, welches es ermöglicht, jeden
    Roboter und nahezu beliebig viele Roboter gleichzeitig von fast jedem Ort
    der Welt aus zu steuern. So können Kosten und Arbeitsaufwand bei der
    Programmierung und Steuerung automatisierter Prozesse minimiert und
    gleichzeitig die Steuerung vereinfacht und vereinheitlicht werden.
    Außerdem setzt das System auf die Unabhängigkeit des Roboters von der
    direkten Steuerung des Benutzers. Vielmehr bekommt der Roboter einen
    Auftrag vom Benutzer und führt diesen eigenständig aus. So entstand auch
    die Namensgebung: „independent robot operating system“ (kurz irOS),
    also „unabhängiges Roboterbetriebssystem“.

    Um die Anwendung unseres Systems praktisch zu demonstrieren und es
    realitätsnah zu testen haben wir einen mobilen Roboter selbst gebaut und
    auf der Basis von irOS programmiert. Die Steuerung erfolgt ebenfalls über
    die von irOS definierten Funktionen. Wir gaben ihm in Bezug auf unser
    System den Namen „iBot“, was für „independent robot“, also „unabhängiger
    Roboter“ steht.

    Das Kernstück des Systems bildet die sogenannte „iControl“ (iC). Sie
    übernimmt jedoch keine aktive Steuerungsfunktion am Roboter. Dafür sind
    die sogenannten „Plugins“ (Bausteine) zuständig. Die Steuerungsbereiche
    des Roboters werden aufgeteilt und jedes Plugin übernimmt einen
    definierten, eingegrenzten Aufgabenbereich, z.B. Motorsteuerung,
    Sensorauswertung oder Wegberechnung. Die Plugins kommunizieren und
    kooperieren über die iC. Das System ist so konzipiert, dass die Plugins
    möglichst große Unabhängigkeit voneinander besitzen.

    Möchte man nun einen beliebigen Roboter über unser System steuern,
    muss man im Regelfall nur wenige oder gar keine Plugins ersetzen. Hat der
    Roboter beispielsweise andere Sensoren, so muss lediglich ein neues
    Sensorauswertungs-Plugin programmiert werden, die restlichen Bausteine –
    z.B. Motorsteuerung oder Wegberechnung – lassen sich jedoch
    weiterverwenden.

    Die Plugins können auf verschiedene Computer verteilt und in jeder
    gängigen Programmiersprache geschrieben werden. Darüber hinaus ist es
    möglich, praktisch beliebig viele Roboter mit dem System zu steuern.
    Plugins können mehrfach genutzt werden und die Roboter können
    miteinander kooperieren.

    Wir haben erfolgreich ein standardisiertes Roboterbetriebsystem entwickelt,
    welches die von uns erwünschten Kriterien erfüllt. Ähnliche
    Betriebssysteme gibt es in der Industrie bereits, allerdings werden bei
    diesen Systemen umfangreiche Kenntnisse in der
    Hardwareprogrammierung der Roboter verlangt. Mit unserem System ist es
    auch Programmierern ohne solche Kenntnisse möglich, einen Roboter zu
    programmieren. So wäre auch ein Einsatz in der Schule möglich, bei dem
    die Schüler einen leichten Einstieg in die Roboterprogrammierung
    bekommen können.

    In der Zukunft könnte das System universell in Industrie, Forschung und
    Dienstleistung eingesetzt werden. Durch den modularen Aufbau bietet es
    große Flexibilität. Man könnte beispielsweise alle automatisierten Prozesse
    in einer Firma über eine oder mehrere iCs verwalten, vom Licht über die
    Klimaanlage bis zum Schweißroboter. Das Ganze kann dann über Internet
    bequem von zu Hause aus bedient werden. Natürlich müsste das System
    noch weiterentwickelt werden, um derart anspruchsvolle Vorgänge zu
    steuern, doch der Grundstein ist gelegt.

    Auf unserer Website, www.ir-os.de werden wir in den nächsten
    Tagen weitere Informationen bereitstellen. Vor den Sommerferien kommt
    dann noch Version 1 unsere Software inkl. Plugins heraus.

    Systemaufbau:
    http://ir-os.de/fileadmin/images/BuW...stemaufbau.jpg

    Beispielkonfiguration:
    http://ir-os.de/fileadmin/images/BuW...figuration.jpg

    Bild vom Bundeswettbewerb:
    http://ir-os.de/fileadmin/images/BuWe/ir-OS%20BuWe.jpg

    Unsere schrifftliche Arbeit:
    http://docs.ir-os.de/irOS_-_Schriftl...cht_Arbeit.pdf


    Wir freuen uns über Feedback!

    Gruß,
    Jan und Rasmus
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Herzlichen Glückwunsch!
    Super Arbeit!


    Weiter so!

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hi,

    Erst mal herzlichen Glückwunsch du euren gelungen Projekt!

    Jedoch bei der PDF bringt mein Acrobat ungültige Wörterbuchverschlüsselung!
    Bitte mal prüfen, Danke

    Bye Ulli

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Also bei mir gehts.
    Welche Version hast du denn?
    Gruß,
    Rasmus
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  5. #5
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    Auch von mir einen herzlichen Glückwunsch! :o)
    Der iBot hat sich doch noch ganz schön weiterentwickelt, seit ich ihn das letzte mal auf der CeBit gesehen habe!

    Also bei mir gehts.
    Bei mir auch!

    Viele Grüße
    Florian

  6. #6
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    Von mir auch herzlichen Glückwunsch!

    Ich finde euer Projekt sehr interessant und eure Arbeit (das PDF) sehr gelungen und interessant.

    Habe ich es richtig verstanden, dass die Software eines Roboters dann nur eure Plugin-Schnittstelle implementieren und dafür nur Methoden für die Bewegung und Sensor-Abfrage implementieren muss?

    Voraussetzung für euer Betriebssystem ist aber - vorausgesetzt auf dem Roboter ist kein PC/Laptop verbaut - dass der Roboter über Funk o.ä. mit einem "Server" verbunden ist? Dann wäre irOS ja "nur" eine intelligente Fernsteuerung. Richtig autonome Roboter, die keine ständige Funk- oder sonstige Verbindung zu einem Server haben, könnten damit dann nicht gesteuert werden? Versteht das bitte nicht als Angriff auf eurer Betriebssystem, ich versuche nur, es richtig zu verstehen!

    Oder gibt es auch die Möglichkeit, euer irOS auf einem MicroController laufen zu lassen?

    In welchem Format versendet ihr die Nachrichten? XML? Oder habt ihr ein eigenes Format entworfen?

    Wie groß (in KB) ist die iControl (und die Plugins)?

    Wird euer Projekt irgendwann als Open Source verfügbar sein?
    Unwissenheit ist ein Segen

  7. #7
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    Habe ich es richtig verstanden, dass die Software eines Roboters dann nur eure Plugin-Schnittstelle implementieren und dafür nur Methoden für die Bewegung und Sensor-Abfrage implementieren muss?
    Der Anwender kann selbst ein Schnittstellen Plugin schreiben (oder unser standard RS232 verwenden). Danach kann er von anderen Plugins aus, Funktionen des Roboters aufrufen.

    Voraussetzung für euer Betriebssystem ist aber - vorausgesetzt auf dem Roboter ist kein PC/Laptop verbaut - dass der Roboter über Funk o.ä. mit einem "Server" verbunden ist? Dann wäre irOS ja "nur" eine intelligente Fernsteuerung. Richtig autonome Roboter, die keine ständige Funk- oder sonstige Verbindung zu einem Server haben, könnten damit dann nicht gesteuert werden?
    Ich sehe dazwischen keinen großen Unterschied, solange kein Mensch eingreift. Aber selbst wenn-irOS ist in Java geschrieben und könnte von daher auch zb. auf einem PDA, oder ARM direkt auf dem Roboter laufen.


    In welchem Format versendet ihr die Nachrichten? XML? Oder habt ihr ein eigenes Format entworfen?
    Ein eigenes Format --> http://docs.ir-os.de (Die ist aber lange noch nicht komplett

    Gruß,
    Rasmus
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  8. #8
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    Zitat Zitat von robotxy
    Voraussetzung für euer Betriebssystem ist aber - vorausgesetzt auf dem Roboter ist kein PC/Laptop verbaut - dass der Roboter über Funk o.ä. mit einem "Server" verbunden ist? Dann wäre irOS ja "nur" eine intelligente Fernsteuerung. Richtig autonome Roboter, die keine ständige Funk- oder sonstige Verbindung zu einem Server haben, könnten damit dann nicht gesteuert werden?
    Ich sehe dazwischen keinen großen Unterschied, solange kein Mensch eingreift. Aber selbst wenn-irOS ist in Java geschrieben und könnte von daher auch zb. auf einem PDA, oder ARM direkt auf dem Roboter laufen.
    Seh ich ähnlich, das Projekt wurde ja als Steuerung von Robotern in der Industrie definiert und da sind die wenigsten Roboter im freie Sinne autonom.

  9. #9
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    Ja!
    Wobei unser System auch für den Hobbyrobotikbereich geneignet ist da es auch auf allen Embedded-Plattformen funktioniert, sobald ein Linux/Windows ähnliches Betriebssystem vorhanden ist.
    Außerdem ist es auch möglich dann das ganze aus dem Internet/ via WLAN zu steuern oder rechenintensive Prozesse (wie Wegberechnung, etc) auszulagern auf nem "Richtigen" Rechner. Und durch die Abkapselung der einzelnen Plugins, muss man sich nie wieder mit lästiger Hardwareprogrammierung abtun wenn man einmal die Schnittstellen des Microcontroller/Relais/etc definiert hat.
    Gruß,
    Rasmus
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  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hi,

    also ich weiß noch nicht wieso auf jedenfall gehts auf keinen Rechner mit Acrobat Prof. 6.0. Auch wenn ich Acrobat Reader 7 drüber laufen lasse kommt immer der selbe fehler. Hm...

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