Um die Haltbarkeit von Haushaltsgeräten und die Steuerung auf Fehler zu überprüfen, müssen die Hersteller Langzeittests durchführen. Geschirrspüler werden beispielsweise mit unterschiedlichen Reinigungsmitteln und Wasserhärten getestet. Jeweils einige hundert Testzyklen sind dafür notwendig, bei denen die Maschinen geöffnet, neuer Schmutz und neues Reinigungsmittel eingelegt und das Programm neu gestartet werden müssen. Bisher waren diese Tests sehr aufwendig, da die Maschinen der Reihen nach und manuell im Einschichtbetrieb bedient wurden.

Das Erstellen und Verwalten von Ablaufskripten erfolgt über das Bedienpanel.

© Fraunhofer IPA

Eine große Herausforderung bei dem Projekt war das Thema Sicherheit, denn um die zur Bedienung der Spüler notwendigen Handgriffe einzulernen, sollen Bediener nah an den Roboter herantreten und diesen sogar per Hand führen können. Dies wurde durch einen ergonomisch im Werkzeug inte­grierten zweistufigen Zustimmtaster erreicht. Während des Einlernens von Bewegungen über das Bedienpanel überwachen Laserscanner an den Ecken der mobilen Basis den Bereich um den Roboter herum. Kommt eine Person dem Roboter zu nahe, stoppen alle Bewegungen. Abhängig davon, ob die mobile Plattform oder der Arm des Roboters bewegt wird, wird dabei zwischen verschiedenen Schutzfeldgrößen umgeschaltet.

Die Eigenschaften des Roboterarms – ein Manipulator der Firma Universal Robots – werden im Sicherheitskonzept speziell berücksichtigt. Insbesondere wird genutzt, dass der Arm in gewissen Grenzen eigensicher ist und so beispielsweise in einigen Situationen aktiv bleiben kann, während die stärkeren und damit gefährlicheren Achsen der mobilen Roboterplattform abgeschaltet werden müssen.
Kern des Sicherheitskonzepts ist eine Steuerung von Sick, in der Sensordaten und die Signale der Nothaltsysteme zusammenlaufen.

Darüber hinaus wurde eine Schnittstelle zum Roboter-Betriebssystem ROS (siehe Kasten) implementiert. Diese ist so gestaltet, dass Inkonsistenzen und Fehler in der nicht sicherheitsgerichteten Software erkannt werden. Umgekehrt ist jedoch sichergestellt, dass ein Fehler in der Software die Integrität der sicheren Steuerung nicht beeinträchtigt.

Die Lösung ist nicht auf die Hausgeräte-Prüfung beschränkt, sondern lässt sich an individuelle Anforderungen anpassen – zum Beispiel für die Unterstützung bei der Logistik und Montage oder auch für Inspektionsaufgaben.

ROS – Enabler für die Industrierobotik?

Das Robot Operating System – kurz ROS - ist ein Open-Source Framework, das seine Wurzeln in der Robotikforschung hat und ein großes Repertoire an Software-Komponenten und -Werkzeugen für Robotikapplikationen bietet. Ins Leben gerufen wurde das Projekt im Jahr 2006 von Morgan Quigley, Student für Maschinenlernen an der Stanford University. Von 2007 an feilte er in Zusammenarbeit mit der Roboterschmiede Willow Garage im Silicon Valley an der Umsetzung. Im Jahr 2010 wurde schließlich die Version 1.0 von ROS veröffentlicht.

Für die Weiterentwicklung von ROS hat Quigley im Jahr 2013 zusammen mit Gleichgesinnten die Open Source Robotics Foundation im kalifornischen Mountain View gegründet. Letztlich soll ROS zu agileren und leistungsfähigeren Robotern führen, die sich für vielfältige Aufgaben eignen und trotzdem nicht Hunderte oder Tausende Dollar kosten. Dazu stellt ROS Bibliotheken und Werkzeuge zur Verfügung, darunter Hardware-Abstraktion, Gerätetreiber, Bibliotheken, Visualisierungen, Nachrichtenvermittlung, Packetverwaltung und andere Komponenten. ROS ist unter der Open Source BSD Lizenz veröffentlicht.

Um ROS für industrielle Anwendungen anzupassen, wurde in den USA im März 2013 zudem die ROS-Industrial-Initiative ins Leben gerufen. Das Fraunhofer IPA leitet diese Initiative in Europa und organisierte Ende Juni 2014 das Kick-off des ROS-Industrial-Konsortiums sowie die zweite internationale ROS-Industrial-Konferenz.