irOS - independent robot operating system
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
