R5-COP: Reconfigurable ROS-based Resilient Reasoning Robotic Co-operating SystemsIm Rahmen des im europäischen Forschungsprogramm ARTEMIS
("Advanced Research and Technology for Embedded
Intelligence and Systems") geförderten Verbundprojekts
R5-COP wird die im Vorgängerprojekt R3-COP bereits
untersuchte Fragestellung “Verifikation kooperierender
autonomer Roboter“ dahingehend erweitert, dass deren
Fokus nunmehr auf der Zuverlässigkeitsbewertung dynamisch
rekonfigurierbarer Robotiksysteme unter besonderer
Berücksichtigung der Variabilität ihrer betrieblichen
Bedingungen und ihrer Missionskritikalität liegt. Zu diesem Zweck wurden zunächst folgende Teilaufgaben
durchgeführt: Identifikation von Fehlerklassen für interagierende
Robotiksysteme. Zur Unterstützung der Verifikation
rekonfigurierbarer kooperierender Robotiksysteme sowie
zur späteren Entwicklung geeigneter on-line
Rekonfigurationsstrategien wurde zunächst eine
Fehlerklassifikation vorgenommen. Diese richtet sich nach
den klassischen Verarbeitungsstufen heutiger
Robotiksysteme, die die sensorielle Messdatenerfassung,
die Informationsinterpretation, die Entscheidungsfindung
und die Aktionsausführung umfassen. Zusätzlich konnten
Fehlerklassen identifiziert werden, deren Ursprünge auf
Kooperation mit anderen Roboterentitäten zurückzuführen
sind. Ermittlung von Rekonfigurationsstrategien. Um auf
kontextuell veränderliche Betriebsbedingungen dynamisch
adäquat reagieren zu können, müssen Roboter in der Lage
sein, ihr Verhalten entsprechend vorher festgelegter
Rekonfigurationsstrategien geeignet anzupassen. Im Rahmen
einer studentischen Abschlussarbeit wurden zu diesem
Zweck anhand realer Robotikanwendungen klassische und
neuartige Konzepte zur Erkennung des Bedarfs einer
Konfigurationsänderung, zur Identifikation geeigneter
Rekonfigurationsstrategien sowie zu deren Umsetzung
untersucht. Anschließend wurden die ermittelten
Strategien in der zur Modellierung von Robotiksystemen
erprobten Notation farbiger Petri-Netze mittels Muster
erfasst, um dadurch deren Einbindung zur Erweiterung
bestehender Modelle einfach zu ermöglichen. Folgende Zielsetzungen wurden im Einzelnen verfolgt: Analyse der kontextuellen Variabilität. Zur geplanten
Ermittlung der Zuverlässigkeit kooperierender
rekonfigurierbarer Robotiksysteme ist zunächst das zu
erwartende Operationsprofil des betrachteten Systems
formal zu definieren. Dies setzt eine Analyse der
kontextuellen Vielfalt von Robotiksystemen voraus, die
von den Eigenschaften einzelner Agenten (u. a. Position,
Missionsziel, angebotene Funktionalitäten,
Konfigurationsstatus, Energiestand), ihnen anvertrauter
Missionen (u. a. Ziele, funktionale Anforderungen,
Priorität, Fortschrittsgrad) sowie relevanter
Umgebungsfaktoren (u. a. Vorhandensein von Hindernissen,
Vorhandensein von Ladestationen, Gefahrenpotential)
abhängen. Auf der Basis gefärbter Petri-Netze wurde ein
Vorgehen zur Erfassung der Verhaltensvielfalt
vorgeschlagen und an einem konkreten Beispiel aus dem
Krankenhausbereich illustriert. Testen rekonfigurierbarer Systeme. Unterschiedliche
Rekonfigurationsstrategien (z. B. Route Re-Planning
infolge von Hindernissen bzw. Ladebedarf,
Formationsbildung
mittels Platooning) wurden untersucht und modelliert. Bei
Kombination mehrerer Rekonfigurationsstrategien wurde ein
neuartiger Verifikationsansatz auf der Basis
inkrementeller Testverfahren vorgestellt. Zuverlässigkeitsanalyse für interagierende
Robotiksysteme. Abschließend sind die gewonnenen
Erkenntnisse in ein Verfahren eingeflossen, das die
Bewertung der operationalen Zuverlässigkeit individueller
Roboter bzw. ganzer kooperierender Robotersysteme anhand
der erfassten Test- bzw. Betriebsbewährung zu ermitteln
erlaubt. | Projektleitung: Prof. Dr. rer. nat. habil. Francesca Saglietti
Beteiligte: Dipl.-Inf. Raimar Lill, Stefan Winzinger, M. Sc., Dr.-Ing. Matthias Meitner, Dr.-Ing. Marc Spisländer, Dr. Yi Zhao
Laufzeit: 1.2.2014 - 31.3.2017
Förderer: ARTEMIS JU Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Mitwirkende Institutionen: Technische Universität Braunschweig Alten Nederland B.V. Budapest Institute of Technology and Economics Brno University of Technology Camea, spol. S.r.o. DSI Informationstechnik GmbH Danish Technological Institute Emte S.A.U. University of Applied Sciences Utrecht University of Latvia Lulea Tekniska Universitet Mobile Industrial Robots Norges Teknisk-naturvitenskapelige Universitet Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarów Probot Oy Profin Oy Robomotive Stichting Saxion SINTEF Siipotec Oy Swedish Space Corporation Statoil Petroleum AS Synapticon GmbH Teknosavo Oy Fundaction Tecnalia Research & Innovation Tellence Technologies SRL TU Eindhoven Universitatea Tehnica Cluj-Napoca Technical Research Centre of Finland
| Publikationen |
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Saglietti, Francesca ; Föhrweiser, David ; Winzinger, Stefan ; Lill, Raimar: Model-based Design and Testing of Decisional Autonomy and Cooperation in Cyber-physical Systems. In: EUROMICRO (Veranst.) : Proceedings EUROMICRO SEAA 2015 (EUROMICRO Conference on Software Engineering and Advanced Applications (SEAA) 2015). - : IEEE explore, 2015, S. -. [doi>10.1109/SEAA.2015.68] | Saglietti, Francesca ; Winzinger, Stefan ; Lill, Raimar: Reconfiguration Testing for Cooperative Autonomous Agents. In: Koornneef, Floor ; van Gulijk, Coen (Hrsg.) : Computer Safety, Reliability, and Security (SAFECOMP 2015 Workshops Delft (NL) Sept. 2015). Heidelberg : Springer, 2015, S. 144-155. (Lecture Notes in Computer Science Bd. LNCS, Nr. 9338) [doi>10.1007/978-3-319-24249-1_13] | Saglietti, Francesca ; Lill, Raimar ; Winzinger, Stefan ; Meitner, Matthias ; Zhao, Yi: Safety and Context Analysis for Interacting Agents. Project report, restricted access to : R5-COP Consortium. 2015. - Forschungsbericht. 36 Seiten | Saglietti, Francesca: Model-driven Structural and Statistical Testing of Robot Cooperation and Reconfiguration.Vortrag: Third Workshop on Model-Driven Robot Software Engineering (MORSE 2016), Technical University of Dresden, Leipzig, 1.7.2016 | Saglietti, Francesca ; Spengler, Ralf ; Meitner, Matthias: Quantitative Reliability Assessment for Mobile Cooperative Systems. In: Skavhaug, Amund ; Guiochet, Jérémie ; Schoitsch, Erwin ; Bitsch, Friedemann (Hrsg.) : European Workshop on Industrial Computer Systems, Technical Committee on Reliability, Safety and Security (EWICS TC7) ; Norwegian University of Science and Technology (NTNU) (Veranst.) : Computer Safety, Reliability, and Security - SAFECOMP 2016 Workshops - ASSURE, DECSoS, SASSUR, and TIPS (ERCIM/EWICS/ARTEMIS Workshop on “Dependable Embedded and Cyber-physical Systems and Systems-of-Systems”, SAFECOMP Workshop DECSoS'16 Trondheim (NO) 20 - 23 September 2016). Heidelberg : Springer, 2016, S. 118-129. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) Bd. 9923) - ISBN 978-3-319-45479-5 [doi>10.1007/978-3-319-45480-1] | Saglietti, Francesca: Systematic and Probabilistic Testing of Autonomous Mobile Robots. In: Unger, Herwig ; Halang, Wolfgang A. (Hrsg.) : Autonomous Systems 2016 (Proceedings of the 9th GI Conference Oktober 2016). Düsseldorf : VDI Verlag, 2016, S. 40-45. (Fortschritt-Berichte VDI Bd. 848, Nr. 10 Informatik / Kommunikation) | Saglietti, Francesca ; Wu, Xiaochen ; Spisländer, Marc: Reliability Analysis for Interacting Agents. Project report : restricted access to : R5-COP Consortium. 2017 (D32.40). - Forschungsbericht. 35 Seiten |
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