25.10.2021

Zur industriellen Anwendung: neue Features für ROS-Treiber

Zusammen mit Universal Robots A/S (UR), einem internationalen Hersteller kollaborativer Roboter, hat das FZI zwei neue Features für einen auf dem ROS-Framework basierenden Treiber hervorgebracht, welcher 2019 am FZI entwickelt wurde. Damit hat UR als erster Hersteller eine Lösung für die kartesische Trajektorien zur Steuerung direkt im Industrieroboter über eine offene ROS-Schnittstelle verbaut. Bislang mussten kartesische Bewegungen innerhalb von ROS selbst näherungsweise gelöst werden. Die neue Funktion macht zudem mit der Applikation “ROS as a service” die kartesische Roboterregelung für die Universal-Robots-Programme nutzbar. Damit schließt das FZI eine wichtige Lücke zwischen industrieller Anwendung und Robotikforschung.

Ein Mensch platziert das Werkstück im Arbeitsbereich des Roboters, dieser poliert es anschließend, bis es glänzt – so kann Mensch-Roboter-Interaktion aussehen. In der Praxis wird dabei meist auf eine Steuerung durch so genannte kartesische Trajektorien gesetzt. Anders als bei der gelenkbasierten Steuerung ist es hierbei einfacher zu programmieren, wie sich beispielsweise ein Roboterarm in der Anwendung bewegen soll. Dabei verfährt der Roboter entlang der X-, Y- und Z-Achsen eines kartesischen Koordinatensystems und bewegt sich gezielt auf Bahnen im dreidimensionalen Raum. Im Robot Operating System (ROS) sind für viele Anwendungen – darunter auch das Polieren oder Schleifen von Werkstücken – Open-Source-Lösungen zur Programmierung von Robotern zu finden. Die meisten Algorithmen sind dabei für die gelenkbasierte Bahnplanung maßgeschneidert. Für die industrielle Praxis mussten Anwendende bislang numerische Näherungslösungen aus ROS für die benötigten, kartesischen Trajektorien nutzen. Mit den neu vom FZI entwickelten Features ist nun erstmals die vom Hersteller entwickelte, interne Roboterfähigkeit kartesische Bewegungen auszuführen, offen nutzbar. Die zusätzliche Applikation „ROS as a service” bietet darüber hinaus eine neue Schnittstelle, mit der die Programmiereinheit des UR-Roboters ohne Weiteres auch auf Softwaremodule aus der ROS-Welt zugreifen kann. Dr.-Ing. Arne Rönnau, Abteilungsleiter am FZI, erklärt: „Es ist das erste Mal, dass ein Hersteller seine Strukturen so sehr für ROS öffnet. Hier findet gerade ein Paradigmenwechsel in der ROS-Welt statt, der spannende Entwicklungsmöglichkeiten für professionelle Industrieanwendungen mit sich bringt.“

Mit der Erweiterung des Treibers leisten das FZI und Universal Robots einen wichtigen Beitrag für das Open Source Framework ROS und schaffen neue Möglichkeiten für weitere Forschung. Dr.-Ing. Arne Rönnau betont: „Das FZI nutzt und entwickelt in seiner Robotikforschung zu einem wesentlichen Teil Open-Source-Bibliotheken und Frameworks. Die Kombination von robusten Lösungen aus der Industrie mit innovativen State-of-the-Art-Algorithmen aus der Forschung bietet großes Potenzial. Unser Ziel ist es, Forschung und industrielle Anwendung miteinander zu verbinden. Durch unsere Expertise in dem Gebiet sind wir zudem der optimale Ansprechpartner für derartige Projekte und möchten mit unserem Know-how insbesondere KMU unterstützen.“ Das FZI als unabhängige Wissens- und Transfereinrichtung unterstützt außerdem durch entsprechende Schulungsangebote und entwickelt praxisnahe Lösungen für verschiedene industrielle Einsatzzwecke.

Die Entwicklung der neuen Features fand im Rahmen eines Industrieprojekts mit dem Projektpartner Universal Robots statt. Kofinanziert wurde die Forschung durch ROSIN – ROS-Industrial Quality-Assured Robot Software Components. Dabei handelt es sich um ein Projekt, das vom Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert wird und dessen Ziel es ist, ROS für Unternehmen zugänglicher zu machen.

Weiterführende Links

Hier geht es zu den neuen ROS-Software-Komponenten auf GitHub und hier zum neusten UR-Treiber. Die Applikation „ROS as a service“ findet sich hier.

Ein Video der Highlight-Robotikprojekte am FZI aus dem Jahr 2020, bei denen ROS zum Einsatz kam, ist hier auf unserem YouTube-Kanal zu finden.

Informationen zu unserem Angebot für ROS-Schulungen und -Beratungen sind hier zu finden.