DSL4RAS

Schlagworte

Systems Engineering, Robot Design, Solution Space Engineering 

Problemstellung

Um in der industriellen Produktion Rentabilität sicherzustellen und so in einem hochkompetitiven Marktumfeld bestehen zu können, müssen roboterartige Systeme (RAS) sowohl für den Low-Cost- als auch für den High-End-Bereich effizient entwickelt werden. 

Eine objektive Entscheidungsfindung im Auslegungs- bzw. Auswahlprozess von Modulen ist mit aktuellen Methoden schwierig, da keine objektiv vergleichbaren Messgrößen und Berechnungsmodelle zur Verfügung stehen: Es existiert keine Beschreibungssprache, die sowohl die domänenspezifischen Details von Modulen der Mechanik, Elektronik und Software als auch deren Abhängigkeiten ganzheitlich abbildet. Ohne eine solche Beschreibungssprache ist ein disziplinübergreifender Austausch erschwert und eine objektive und ganzheitliche Abwägung der Auswirkungen einzelner Komponenten auf das Gesamtsystem schwierig. 

Das Verhalten roboterartiger Systeme ist von einer Vielzahl an Faktoren, wie beispielsweise der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur, des Temperaturgradienten oder dem Verschleiß der beteiligten Antriebskomponenten, abhängig. Diese Effekte lassen sich durch aktuell verwendete Beschreibungssprachen nur ungenügend erfassen und können somit bei einer präzisen Lastenheftformulierung nicht berücksichtigt werden. 

Zielstellung

Im Rahmen des Forschungsprojekts soll eine disziplinübergreifende Beschreibungssprache (DSL4RAS) für die Soft- und Hardware-Eigenschaften von Robotik-Antriebskomponenten definiert werden. Diese soll bestehende Beschreibungsansätze der Mechanik, Elektronik und Software integrieren und somit ermöglichen, alle relevanten Einflüsse auf Komponenten- und Systemverhalten speziell für roboterartige Systeme systematisch und umfassend zu erfassen und der Auslegung zugänglich zu machen. Dies soll eine Top-Down-Entwicklung der Systemarchitektur mit präziser Formulierung von Anforderungen an Subsysteme und deren systematisches Herunterbrechen auf beteiligte Komponenten ermöglichen. Als Ergebnis dieses Vorgangs lassen sich umfassende und multidisziplinäre Lastenhefte für Module ableiten, die alle relevanten technischen Aspekte mit für die Zielerfüllung hinreichenden Anforderungen belegen, und somit die Entwicklung von Komponenten modularisieren und damit trennbar machen.  

Durch eine ganzheitliche Systembeschreibung soll in DSL4RAS die Anlagenregelung a-priori mit umfassenden Informationen versorgt werden. Modulare Baugruppen können mit multidimensionalen Kennfeldern hinterlegt werden, die die Auswirkungen von Umgebungseinflüssen und lasthistorischen Effekten, wie sich veränderndes Spiel oder Reibung, abbilden. So kann das Gesamtsystemverhalten auch bei geänderter Umgebung oder verändertem Verhalten einzelner Komponenten zuverlässig vorherbestimmt und entweder automatisch – auch während des Betriebs – möglichst gut eingestellt oder während der Entwicklung entsprechend berücksichtigt werden. Die Notwendigkeit einer Nachjustierung kann damit auf ein Minimum reduziert werden. Eine Voraussetzung dafür ist die genaue, modellbasierte Beschreibung aller verwendeten Komponenten. Der Fokus liegt in diesem Projekt auf der Modellierung von Getrieben im Zusammenspiel mit automatisierungstechnischen Elementen. 

Projektpartner

FZG, AIS 

Projektförderer

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) 

Laufzeit

09/2021-08/2024