Projekt

ESROCOS

European Space Robot Control Operating System

European Space Robot Control Operating System

  • Laufzeit:
  • Anwendungsfelder
    Sonstige

Das Ziel des Projekts ESROCOS ist es, ein Open-Source-Framework zur Verfügung zu stellen, das die Entwicklung von Software für Weltraumroboter unterstützen kann. Durch die Bereitstellung eines offenen Standards, der von Forschungslabors und der Industrie genutzt werden kann, ist zu erwarten, dass der Technology Readiness Level (TRL) effizienter gestaltet werden kann und der Vendor Lock-in durch proprietäre Umgebungen reduziert werden kann.

Im Forschungsbereich eingesetze, moderne Roboter-Frameworks behandeln bereits einige dieser Schlüsselaspekte, sind aber meist nicht in der Lage, den in für Weltraummissionen erwarteten TRL zu liefern. In der terrestrischen Industrie-Robotik hingegen realisieren Roboterhersteller ihre RCOS durch die Ergänzung kommerzieller Echtzeit-Betriebssysteme mit proprietären Bibliotheken, die die zusätzlichen Funktionen implementieren. In der kommerziellen Robotik gibt es so derzeit keinen Standard für die Integration von Systemen und Algorithmen über mehrere Roboteranbieter hinweg.

Die PERASPERA OG1-Aktivität ist dem Entwurf einer Robot Control Operating Software (RCOS) gewidmet, die Anforderungen an weltraumtauglicher Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit und Sicherheit (RAMS) gerecht werden kann.

Daher dient das Projekt ESROCOS der Entwicklung eines Systems mit den folgenden Zielsetzungen:

  • Entwicklung einer weltraumtauglichen RCOS: ESROCOS soll den Entwicklungsanforderungen für den Weltraum gerecht werden; durch Einbeziehung von Space-grade RAMS-Attributen (siehe ESA ECSS Standards) und formaler Offline/Online Verifikation, Telemetrie und Telecommand (TM/TC)-Meldungen und Qualifikation von industriellen Treibern wie dem Controller Area Network (CAN) Bus oder EtherCAT-Protokollen.
    • Integration fortgeschrittener Modellierungstechnologien: ESROCOS soll eine komplette modellbasierte Methodik beinhalten, die die Gestaltung der einzelnen Komponenten sowie die Schnittstellen bei ihrer Interaktion und Integration, die Verifizierung der strukturellen- und Verhaltenseigenschaften auf Systemebene sowie ein Framework unterstützt, das auch Glue-Code-Generierung bietet. Dieser Ansatz ermöglicht die Trennung des Modells von der Zielplattform, welches eine Voraussetzung für die Wiederverwendung der Software in zukünftigen Entwicklungen ist.
  • Fokussierung auf die Weltraumroboter-Community: Die ESROCOS-Anforderungen werden von Akteuren, derzeitiger Robotik-Weltraummissionen konsolidiert.
  • Integration von komplexen Robotik-Anwendungen ermöglichen: ESROCOS soll eine flexible Architektur nach dem Time-and-Space-Partitioning und Mixed-Criticality-Ansatz bieten, wodurch auch der Einsatz von Software unterschiedlicher Sicherheitskriterien über denselben Bordcomputer ermöglicht wird.
  • Vermeidung von Vendor-Lock-in: Das Ergebnis des Vorschlags ist als Open-Source-Code (Mozilla Public License, Apache, MIT, BSD und GPL/LPGL) zu liefern, wobei proprietäre Lösungen (VxWorks, PykeOS) vermieden werden, deren Übernahme Probleme bereiten könnte.
  • Wirksamer Einsatz: Anstatt ganz von vorne zu beginnen, soll ESROCOS bereits vorhandene Frameworks erweitern (TASTE erweitert um einen Robotik-Komponenten-Ansatz, inspiriert von der Rock-Middleware), sowie ausgereifte Toolsets (Quellcode-Versionierung, Scripting/Testing, Visualizer/Simulatoren) und Bibliotheken (fortgeschrittene Datentypen, Robotik-Transformationen von Referenzsystemen, Roboterarmkinematik und –dynamik, Rover-Bewegungssteuerung).
  • Erleichterung der Entwicklung von Robotersystemen: ESROCOS soll mit anderen Robotik-Frameworks (z. B. Rock/ROS 3rd-Party-Bibliotheken und Visualizer/Simulator) kompatibel sein, um deren Algorithmen zusammen mit weltraumkritischen Komponenten testen zu können.
  • Kreuzung mit anderen Lösungen und Anwendungen: ESROCOS profitiert von der Erfahrung bei der Entwicklung von RCOS für Roboter in nuklearer Umgebung mit sehr strengen RAMS-Anforderungen.

Partner

GMV Aerospace and Defence Université Grenoble Alpes Katholieke Universiteit Leuven Airbus Defence and Space Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt e.V. GMVIS SKYSOFT INTERMODALICS Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace VTT Technical Research Centre of Finland Ltd

Fördergeber

Europäische Union

Europäische Union

Videos

The PERASPERA OG1 activity designs a Robot Control Operating System (RCOS) that can provide adequate features and performance with space-grade Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) properties. The goal of the ESROCOS project is to provide an open-source framework, which assists in the development of flight software for space robots. By providing an open standard, which can be used by research labs and industry, it is expected that the Technology Readiness Level (TRL) can be raised more efficiently, and vendor lock-in through proprietary environments can be reduced.

Publikationen zum Projekt

Malte Wirkus, Moritz Schilling, Benjamin Kisliuk

In: Proceedings of the 15th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 2019). ESA/Estec Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA-2019) May 27-28 Noordwijk Netherlands European Space Agency (ESA) 2019.

Zur Publikation
Miguel Munoz Aracon, Malte Wirkus, Kilian Hoeflinger, Nikolaos Tsiogkas, Saddek Bensalem, Olli Rantanen, Daniel Silveira, Jerome Hugues, Mark Shilton, Herman Bruyninckx

In: Proceedings of the 15th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 2019). ESA/Estec Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA-2019) May 27-28 Noordwijk Netherlands European Space Agency (ESA) 2019.

Zur Publikation

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
German Research Center for Artificial Intelligence