Das zentrale Vorhaben des Projekts ReApp war, Robotersysteme auch für Produktionen mit niedrigen Stückzahlen wirtschaftlich realisierbar zu machen. Möglich wird dies mit neuen Softwarekomponenten, die Unternehmen flexiblere und wiederverwendbare Lösungen bieten. Jetzt haben die Projektpartner, darunter Forschungseinrichtungen, Technologiepartner und Endanwender unter der Koordination des Fraunhofer IPA, ihre Ergebnisse vorgestellt.

Ein effizienterer Robotereinsatz mit kürzeren Rüstzeiten und einer besseren Wiederverwendbarkeit von einmal entwickelten Produktionsprozessen ist das Hauptziel, das die Projektpartner in ReApp adressiert haben. Sie reagieren damit auf Anforderungen, die mittelständische Unternehmen an Robotersysteme haben. Diese Unternehmen produzieren überwiegend auf Auftragsbasis, sodass sich die bisher meist zeit- und kostenintensive Inbetriebnahme und Programmierung von Robotersystemen nicht immer rentiert. Und auch Unternehmen mit Großserienproduktionen müssen zunehmend flexibel auf Produktvarianten reagieren und damit verbundene Anpassungen des Robotersystems schneller umsetzen können.

Bisher schränken die stark heterogene Landschaft der Robotik- und Automatisierungskomponenten,unterschiedliche Roboterprogrammiersprachen sowie fehlende Schnittstellenstandards die gewünschte Flexibilität ein. »Um diese Hindernisse zu überwinden, haben wir in ReApp, ähnlich zum Android-System für Smartphones, ein ›Ecosystem‹ für die Robotik geschaffen«, erklärt Dr. Ulrich Reiser, Projektkoordinator am Fraunhofer IPA. »Damit soll der gesamte Entwicklungsprozess von roboterbasierten Automatisierungsanlagen neu strukturiert werden.«

Einmal entwickeln, mehrfach verwenden

Zu den Projektergebnissen zählen wiederverwendbare Apps für Roboter. Diese Apps basieren auf dem Robot Operating System (ROS) und sind bspw. für die kollisionsfreie Bahnplanung oder Lötprozesse nutzbar. Ein weiteres Ergebnis ist die Entwicklungsumgebung »ReApp Workbench«, mit der Apps modelliert werden können. Dies reduziert Programmieraufwände, weil z. B. Programmstrukturen sowie Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen automatisch erstellt werden. Einmal entwickelte Fähigkeiten bis hin zu kompletten Prozessabläufen lassen sich so wiederholt nutzen und zu neuen Anwendungen zusammensetzen. Die »ReApp Ontologie«, eine Art Katalog mit Grundkategorien und davon abgehenden Unterkategorien, ermöglicht eine flexible Klassifikation von Apps, Komponenten und Fähigkeiten, damit diese schnell auffindbar sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Apps durch die semantische Auszeichnung in der Entwicklungsumgebung gleich bei der Erstellung formal geprüft werden. So lassen sich ROS-Softwarekomponenten auch ohne wesentliche ROS-Kenntnisse nutzen. Die Apps stehen dann in einem App-Store bereit.

So könnte ein Systemintegrator im App-Store beispielsweise die semantische Problemstellung »Picken vom Band« eingeben und erhält dann passende Apps für diese Anwendung. Zudem kann er mithilfe eines Editors die Apps anpassen, erweitern oder für seine Anwendung parametrieren. Ergänzend zu Apps für das Picken vom Band ist u. a. auch eine Komponente »Line Tracking« auswählbar, die die Geschwindigkeit des Bandes bestimmt. Weiterhin zählt zu den ReApp-Ergebnissen eine standardisierte Ausführungsumgebung, die sogenannte Integrationsplattform. Dies ist ein Software-System in der Roboterzelle, das für unterschiedliche Applikationen, Roboter, Sensoren und Steuerungen die jeweils erforderlichen Softwarekomponenten automatisch bereitstellt und konfiguriert. Eine cloudbasierte Simulationsumgebung ermöglicht Entwicklern, neue Apps gefahrlos und ressourcenschonend zu testen.

Präsentation der Ergebnisse

Im Projekt sind mehrere Demonstratoren entstanden, um die Lösungen zu validieren. Ein Demonstrator für die Automobilindustrie und ein weiterer für die Elektronikfertigung wurden 2016 bereits auf Messen gezeigt. Zudem stellten die Projektpartner ihre Ergebnisse in Veranstaltungen verschiedenen Firmen vor. Die Entwicklungsumgebung ReApp Workbench wird allen Interessierten über die Projekt-Homepage und in Kürze auch über ein öffentliches Repository auf der Online-Plattform für Open-Source-Software »GitHub« zugänglich gemacht. Außerdem werden die Ergebnisse Grundlage kommender Forschungsprojekte sein und so beispielsweise für Weiterentwicklungen in der Servicerobotik genutzt werden.