Genau wie in der Automatisierung geht in der Robotik der Trend in Richtung Offenheit und Interoperabilität. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Robotersteuerung gefragt, die herstellerübergreifend eingesetzt werden kann. Bislang setzen die meisten Roboterhersteller auf proprietäre Steuerungen. Sie arbeiten häufig mit fest programmierten Bahnen, die eine Veränderung der Bahn bedingt durch Hindernisse, die plötzlich auftauchen, nur umständlich oder gar nicht ermöglichen. ROS (Robot Operating System) hat seine Stärken dagegen in dynamischen Umgebungen, z.B. beim Navigieren von fahrerlosen Transportsystemen (FTS), Kollisionsvermeidung oder Greifen von Objekten und bietet dadurch mehr Flexibilität. ROS ist ein herstellerübergreifendes Open Source Framework, um Software für Robotikanwendungen zu schreiben. Das Programmiergerüst besteht aus einer Sammlung von Funktionen, Treibern sowie einer Kommunikationsschicht. Programmierer erstellen in diesem Rahmen eigene Pakete. Die fertigen ROS-Pakete beinhalten bestimmte Funktionen oder Treiber und werden den Anwendern über eine gemeinsame Community zur Verfügung gestellt. Das kann etwa eine Bahnplanung sein, die dann vom Anwender an seine individuelle Applikation, z.B. eine Pick&Place-Anwendung angepasst wird. Die einzelnen Pakete sind modular, dadurch vielseitig einsetzbar und mit der Hardware unterschiedlicher Hersteller kompatibel. So kann der Anwender seinen bisher eingesetzten Manipulator austauschen und den neuen Manipulator weiterhin mit den ROS-Paketen einsetzen. Die Applikation an sich bleibt gleich.
Gebündeltes Wissen offen verfügbar
Entstanden ist ROS im Jahr 2007 im universitären und forschenden Umfeld. Dort hat es sich zum Standard für Forschungsprojekte innerhalb der Robotik entwickelt. Ein Vorteil des Frameworks ist die Zusammenarbeit in der ROS-Community mit Spezialisten aus verschiedenen Bereichen – von Forschungseinrichtungen bis zum Roboterhersteller. Gemeinsam sind sie in der Lage auch komplexe Robotikanwendungen einfach zu programmieren. Die Online Community arbeitet zusammen an den ROS-Paketen, führt Reviews und Tests durch und unterstützt sich gegenseitig. Dazu gehört z.B. die ausführliche Dokumentation der Pakete, die Bearbeitung von sogenannten Pull Requests, also Verbesserungsvorschlägen für den Code, und die Erstellung von Tutorials.
Passend für die Industrie
Die Vorteile von ROS umfassen neben dem Open-Source-Charakter, also der offenen Verfügbarkeit des Quelltextes, die Verwendung von modernen Programmiersprachen wie Python oder C++. Damit bietet sich der Einsatz von ROS für industrielle Applikationen an. Es ist das geeignete Framework für komplexe Applikationen, in denen verschiedene Sensoren und Aktoren beliebiger Hersteller unterschiedliche Aufgaben übernehmen und komplex entwickelte Algorithmen steuern. Dafür wird eine standardisierte Kommunikationsschicht benötigt. ROS kann also herstellerübergreifend eingesetzt werden und bietet ganz im Sinne der smarten Fabrik ein vernetztes, interoperables System.
Servicerobotik in der Fabrikhalle
Mit seinen Service-Robotik-Modulen stellt der Automatisierungsanbieter Pilz einen modularen Baukasten vor, aus dem sich Anwender ihre individuelle Roboterapplikation zusammenstellen können. Denn in der Robotik werden flexible Lösungen nachgefragt – kompakte, vielseitige Assistenten statt massiven Montage-Robotern. Dadurch lösen sich die Grenzen zwischen Service- und Industrierobotik zunehmend auf. Serviceroboter sollen dem Menschen bei körperlich belastenden oder monotonen Arbeiten zur Hand gehen und damit entlasten. Ein Serviceroboter kann genauso einen Arzt bei der Visite unterstützen, wie einen Facharbeiter in der Industrie z.B. bei Wartungsarbeiten. Der Markt der Servicerobotik ist – getrieben von einer großen Zahl an Startups – stark in Bewegung. Deshalb hat Pilz sich mit den Service Robotik Modulen für einen offenen Ansatz mit den entsprechenden physischen und virtuellen Schnittstellen entschieden.