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Institut für Software & Systems Engineering - Softwaregetriebene Mechatronik als Forschungsschwerpunkt

Ende 2008 wurde unter Federführung von Prof. Dr. Wolfgang Reif das Institut für Software & Systems Engineering (ISSE) an der Universität Augsburg gegründet. Das ISSE forscht in den Bereichen modellgetriebene Softwareentwicklung, selbstorganisierende Systeme, Sicherheit und Zuverlässigkeit von Informationssystemen, softwaregetriebene Mechatronik und Robotik sowie Formale Methoden. Das Institut ist international vernetzt, arbeitet eng mit Unternehmen zusammen und koordiniert den Elitestudiengang Software Engineering im Elitenetzwerk Bayern gemeinsam mit der TU München und der LMU München.

Ein Markenzeichen des Instituts ist die Spitzenforschung im Bereich der softwaregetriebenen Mechatronik und Robotik. Dabei liegt ein Fokus auf dem Transfer von Methoden und Werkzeuge der Softwaretechnik in den mechatronischen Bereich. Als Grundlage für diese Forschung werden momentan zwei Roboterlabore mit modernster Hard- und Software ausgestattet, so dass vielfältige Möglichkeiten für Experimente bestehen. Zudem ist das Institut seit 2009 Mitglied des Clusters Mechatronik & Automation und arbeitet derzeit zusammen mit Partnern aus der Industrie und Wissenschaft an zwei großen Forschungsprojekten im Bereich Mechatronik: SoftRobot und CFK-Tex. Beide Projekte werden durch die Europäische Union und der High-Tech-Offensive Bayern der Bayerischen Staatsregierung gefördert, wobei die VDI/VDE Innovation & Technik GmbH als Projektträger tätig ist.

 

Im Clusterprojekt SoftRobot wird eine neue Steuerungsgeneration für Industrieroboter entwickelt mit dem Ziel, die heutigen Roboterprogrammiersprachen weiter zu entwickeln und mit modernen Techniken und Methoden des Software Engineerings zu verschmelzen. Angestrebt wird eine Industrialisierung der Softwareentwicklung für die industrielle Robotik, wie sie in vielen Bereichen der „klassischen" Softwareentwicklung bereits stattgefunden hat – die Komplexität der Softwaresysteme wird hier durch den Einsatz einheitlicher Entwicklungsprozesse und Modellierungssprachen beherrschbar und die Softwarequalität planbar. Gleichzeitig werden in SoftRobot aber auch Anwendungsfelder adressiert, bei denen herkömmliche Steuerungen an ihre Grenzen stoßen: mobile und unter Realzeit kooperierende Roboter, starke Sensorintegration und intuitive, graphische Programmierung. Gerade der letzte Bereich soll dazu beitragen, dass Roboter als flexible und leicht anpassbare Werkzeuge auch für kleine und mittelständische Unternehmen interessant werden.

 

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der KUKA Roboter GmbH und MRK Systeme GmbH durchgeführt, beides in Augsburg ansässige Unternehmen. Erster Projekterfolg ist eine prototypische Entwicklungsumgebung, mit der Anwendungen für kooperierende KUKA Leichtbauroboter entwickelt wurden. Dabei wurde die Roboterprogrammiersprache KRL vollständig durch die objektorientierte Sprache C# ersetzt. Auf Anwendungsebene wird gegen eine erweiterbare Programmierschnittstelle – genannt Robotics API – entwickelt. Diese Schnittstelle umfasst typische Elemente der Industrierobotik wie z.B. Roboter, Bewegungen sowie Werkzeugbefehle und ermöglicht so eine einfache und intuitive Programmierung. Außerdem wird stark zwischen der Beschreibung und der Ausführung von Aufgaben unterschieden. Während Aufgaben über die Robotics API z.B. unter Windows programmiert werden können, werden sie anschließend automatisch auf die Steuerung (Robot Control Core) übertragen und unter einem Echtzeitbetriebssystem ausgeführt.

 

Interessierte können das Projekt SoftRobot auf einem im April stattfindenden Workshop kennenlernen. Dieser wird vom ISSE und dem Cluster Mechatronik & Automation zusammen veranstaltet und bietet neben Einblicken in die Robotikforschung des ISSE noch weitere spannende Themen rund um den Einsatz von Software in mechatronischen Systemen.

 

 

Zentraler Bestandteil der Softwarearchitektur ist die Robotics API, die typische Elemente der Industrierobotik wie z.B. Roboter, Bewegungen und Werkzeugbefehle umfasst. Darauf aufbauend können direkt graphische Roboteranwendungen für kleine und mittelständische Unternehmen programmiert werden.

Das Clusterprojekt CFK-Tex, an dem das ISSE ebenfalls beteiligt ist, beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Handhabungskonzeptes für die Produktion von Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Ziel von CFK-Tex ist es, die Produktion von Bauteilen aus trockenen Kohlefasertextilien weltweit zum ersten Mal zu automatisieren. Dabei liegt der Fokus auf der Konzeption und Entwicklung von geeigneten Roboterwerkzeugen und einer entsprechenden Anwendungssoftware für die derzeit manuellen Prozessschritte des Absortierens der Kohlefasertextilien vom Schneidtisch und des Einlegens der Textilien in dreidimensionale Formwerkzeuge. Die Aufgaben des ISSE sind der Entwurf und die Entwicklung einer geeigneten Anwendungssoftware, die den gesamten Produktionsprozess von der Auftragsplanung über den Zuschnitt bis zum Drapieren der Kohlefasertextilien in ein Formwerkzeug automatisiert. Zur Validierung der Forschungsergebnisse existiert ein Versuchsaufbau, in dem die entwickelten Prototypen und die Software getestet werden. Beteiligt sind an dem Projekt neben dem ISSE das iwb Anwenderzentrum Augsburg der TU München (Konsortialführer) und die Unternehmen Premium Aerotec, Eurocopter, KUKA Roboter, IMA Anton Abele　+　Partner und TopCut.

 

 

Die Roboterlabore des Instituts werden zurzeit mit zwei KUKA Leichtbaurobotern ausgestattet. Sie werden zur Forschung im Bereich der kooperativen Robotik, der Montagerobotik und der intuitiven Programmierung für Kleinserien eingesetzt.

 

 

Kontakt:

Prof. Dr. Wolfgang Reif
Leiter Institut für Software & Systems Engineering
Universität Augsburg

E-Mail: reif@informatik.uni-augsburg.de
Telefon: 0821 - 598 2174

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