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Robot Operating System

Innovationstreiber für die Robotik

Warum Software neu schreiben, die bereits erfolgreich im Einsatz und frei verfügbar ist? Das Robot Operating System ROS bietet Fähigkeiten für Robotersysteme wie Navigation oder Bahnplanung. Die private Initiative ROS-Industrial sowie das EU-Projekt Rosin engagieren sich für dessen zunehmende Verbreitung in der Industrie.

ROS-Komponenten befinden sich auch in der am Fraunhofer IPA entwickelten und im gleichnamigen Spin-off verfügbaren Software Drag&Bot zur einfachen Erstellung von Roboterprogrammen. (Bild: Fraunhofer IPA)

ROS-Komponenten befinden sich auch in der am Fraunhofer IPA entwickelten und im gleichnamigen Spin-off verfügbaren Software Drag&Bot zur einfachen Erstellung von Roboterprogrammen. (Bild: Fraunhofer IPA)

ROS entstand 2007 mit dem Ziel, eine einheitliche Kommunikations- und Komponentenstruktur für Robotersoftware zu etablieren. Es diente zunächst dem Einsatz in der Forschung, wo es heute ein De-Facto-Standard ist, und für Servicerobotertechnologien. Schnell stieß es auf breiteres Interesse sowohl vonseiten der industriellen Robotik als auch von Unternehmen, die ROS kommerziell nutzen wollten. Die kommerzielle Nutzung ist heute bereits recht verbreitet und beinhaltet häufig sowohl Open-Source- als auch Closed-Source-Komponenten. Möglich wird diese kombinierte Nutzung, weil ROS unter der BSD-Lizenz (Berkeley Software Distribution) steht: Jeder darf den Code nutzen, ändern und kommerziell verbreiten, solange das Copyright gekennzeichnet bleibt. Neue Pakete werden unter Apache 2.0 veröffentlicht, sodass eine Patentklausel die BSD-Lizenz ergänzt. Diese soll Nutzer und Beitragende vor Patentverletzungsklagen schützen. Für das steigende Interesse der Robotik an Open-Source-Software gibt es Gründe. Einer ist der steigende Bedarf an leistungsfähigen, intelligenten und zugleich wirtschaftlichen Automatisierungslösungen auch für kleinere Losgrößen, der sogenannte Market Pull. Er resultiert u.a. aus Entwicklungen und Initiativen im Kontext von Industrie 4.0, also der Vernetzung der Produktionskomponenten in Echtzeit und der Nutzung kontinuierlich erzeugter Daten, um Produktionen zu verbessern. Diese Entwicklung geht einher mit Technologieschüben, die mehr Automatisierung sowohl aus technischer als auch finanzieller Sicht erlauben. Viele Robotertechnologien haben einen hohen Reifegrad erreicht. Zudem sind die Hardwarekosten so günstig wie nie. Für deren Integration in innovative Anwendungen ist intelligente Software gefordert, die entsprechend an Wichtigkeit, aber auch an Komplexität gewinnt.

Unternehmensinteresse steigt

Diese Stärke erkennen immer mehr Unternehmen. Für Startups ist ROS ohnehin interessant, weil sie schnell und effizient auch ohne viele eigene Ressourcen ein erstes Produkt erstellen können. Und auch große Firmen werden zunehmend aufmerksam. Ihre Anforderungen an eine Software im Produktionsbetrieb sind aber naturgemäß hoch. Um diese immer besser erfüllen zu können, wurde 2013 die Initiative ROS-Industrial gegründet mit dem Ziel, die Zuverlässigkeit der Software zu erhöhen sowie Anpassungen an industrielle Standards und Regularien voranzubringen. Die Initiative hat mittlerweile Konsortien in Europa, geleitet vom Fraunhofer IPA, Nordamerika und Asien mit rund 70 Mitgliedern. Darunter sind namhafte Firmen wie Airbus, Boeing, BMW, Pilz, Siemens, Volvo Trucks und sogar Microsoft. Damit neben den technischen auch die finanziellen und rechtlichen Aspekte besser geklärt werden, bietet die Initiative regelmäßig weltweit Veranstaltungen an.

Plattformen sind die Zukunft

Nicht zuletzt gehört die ROS-Industrial-Konferenz zu einer wichtigen Veranstaltung des Konsortiums. Im Dezember vergangenen Jahres bot diese in Stuttgart rund 150 Teilnehmenden einen Überblick über aktuelle Trends und Herausforderungen mit ROS. Klare Botschaft: Vernetzten Strukturen, Plattformen und Ökosystemen gehört die Zukunft. Es geht weniger darum, Dinge oder Technologien zu besitzen, sondern sie in Form von Diensten nutzen oder anbieten zu können. Hierfür ist mehr Standardisierung nötig, die z.B. ROS ermöglicht. Prominente Beispiele für diese Entwicklungen sind die IT-Giganten Amazon und Google, die sich (wieder) vermehrt mit der Robotik beschäftigen. Beide präsentierten auf der Konferenz Plattformen für die Entwicklung von Robotersystemen mithilfe von ROS in der Cloud. Robomaker von Amazon bietet eine browserbasierte Entwicklungsumgebung und zahlreiche Clouddienste wie Sprach- und Bildererkennung für Roboter oder Tools für maschinelles Lernen und Analysen. Auch Google adressiert mit der Plattform Cloud Robotics den Bedarf an Lösungen, die skalierbar sind, kollaborative Fähigkeiten und Verhalten sowie eine robuste Verwaltung von Änderungen und Monitoring bieten. Weitere Themen der Konferenz waren Anwendungshighlights mit ROS in der Industrie sowie Lösungsansätze für die Themen Systemintegration, Softwarequalität und funktionale Sicherheit.

Open-Source-Roboterprogrammierung
Bild: Fraunhofer IPA


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