Moderne mobile Roboter agieren immer häufiger autonom und führen eine Vielzahl spezieller Aufgaben aus. Dies gilt besonders für mobile Indoor und Outdoor Roboter und auch für kollaborative Roboter, die sogenannten Cobots. Das Team von Tobias Recker vom Institut für Montagetechnik an der Universität Hannover beschäftigt sich ausgiebig mit diesem Thema und weitet das Lehrportfolio um Vorlesungen zum Thema Robot Operating System in mobilen Multi-Roboter-Systemen aus.
Praxisvorlesungen an der Universität Hannover: Grundlagen von ROS und mobilen Multi-Roboter-Systemen
Die neuen Vorlesungen an der Universität Hannover sind bewusst praxisnah ausgelegt. Sie beschäftigen sich mit mobilen Robotern, genauer gesagt den Multi-Roboter-Systemen sowie dem Robot Operating System (ROS). ROS ist ein Framework, das speziell für Industrieroboter, Outdoor Roboter und ähnliche Systeme konzipiert ist. Es übernimmt die Bereitstellung von Grundbausteinen, Schnittstellen und Bibliotheken für die Anwendungen, die individuell für die Roboter entwickelt werden.
Die Vorlesungen vermitteln die Grundlagen im Umgang mit ROS. Gleichzeitig ist der Aufbau eines Multi-Roboter-Systems Bestandteil der praktischen Übungen. Hierbei geht es auch um die Programmierung der Steuerung mobiler Roboter. In diesem Zusammenhang spielt der Umgang mit ROS eine zentrale Rolle. ROS hat sich als Standard etabliert und kommt bei der Anwendungsentwicklung von Outdoor Robotern und anderen Systemen zum Einsatz.
Ziele und Inhalte der Vorlesungen zu mobilen Robotern an der Universität Hannover
Durch die Miniaturisierung sowie die Fortschritte im Bereich der individuellen Anwendungsentwicklung spielt die mobile Robotik eine immer wichtigere Rolle. Auch das autonome Fahren hat die Entwicklung der Technik in diesem Bereich vorangetrieben. Das Ergebnis sind kompakte UGVs wie der autonome mobile Roboter Scout Mini von AgileX Robotics.
Diese Entwicklungen haben dafür gesorgt, dass auch das Interesse der Industrie an solchen UGV und Cobots in den letzten Jahren deutlich zugenommen hat. Für Studierende im Bereich der Robotik sind praktische Erfahrungen im Umgang mit UGV und Cobots, aber auch mit ROS, somit ein großer Vorteil. Der Studiengang wird so um einen Bereich erweitert, der auf die Industrierobotik und kommende Aufgaben in diesem Sektor vorbereitet.
Ein zentraler Baustein sind praktische Erfahrungen im Umgang mit den Systemen. Deshalb gehören zu den Vorlesungen auch Arbeiten in kleinen Gruppen mit fünf Personen, in denen eigene Anwendungen für ROS erstellt werden. Diese Programme sollen dann ein MMRS steuern und eine Aufgabe lösen. Unter anderem geht es darum, ein Objekt von A nach B zu transportieren und dabei Hindernisse zu überwinden.
Tobias Recker: “Die Studierenden sollen in mehreren Terminen als Gruppe einen Code entwickeln, mit dem die beiden Scout Minis ein markiertes Objekt in der Umgebung finden, greifen und gemeinsam transportieren. Wir sind mit den Details noch in der Planung, aber wir konzentrieren uns in jedem Fall auf einige Einzelaspekte. Vermutlich wird Formationsregelung, Bahnplanung und Manipulatorregelung im Vordergrund stehen. Kartierung, Lokalisation und Bildverarbeitung sind natürlich auch wichtige Aspekte”.
Multi-Roboter-Systeme und ROS sowie die Bedeutung für die Zukunft
Die Wahl von mobilen Multi-Roboter-Systemen und ROS als Plattform hat gute Gründe. MMRS stellen durch die Fähigkeit, untereinander zu kommunizieren und miteinander zu kollaborieren, eine der Schlüsseltechnologien der Zukunft dar. Gerade in der Industrie zeigen sich Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Automatisierung von Produktionsabläufen. ROS stellt dabei die flexible Open-Source-Plattform dar, die für die Programmierung und Anwendungsentwicklung solcher mobilen Roboter und Cobots benötigt wird.
Deshalb liegt der Fokus der Universität auf diesen beiden Systemen. Zusätzlich ist bewusst eine praxisorientierte Vermittlung der Anwendungsmöglichkeiten gewählt, denn die Entwicklung von konkreten Lösungen in der Praxis wird eine der Hauptaufgaben der näheren Zukunft sein.
Tobias Recker ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Montagetechnik der Leibniz Universität Hannover (match). Am match werden Zukunftsideen für die automatisierte und robotergestützte Montage in der Produktion entwickelt. Studenten können am Match an einer Vielzahl von Lehrveranstaltungen im Bereich Robotik und Montage teilnehmen.
