ARTEMIS prosjekt R5COP, Reconfigurable ROS-based Resilient Reasoning Robotic Cooperating Systems

Prosjektets idé er å utvikle rekonfigurerbar maskinvare og programvare som sammen med nye metoder for modulært design vil redusere kostnader og tid forbundet med omstilling av robotisert produksjon, eller som reduserer innsatsen som må til ved design av nye robotiserte løsninger for andre sektorer. Prosjektet skal nå dette målet gjennom fem hovedresultater: 1. En formalisert spesifikasjon av komponenter og standardisering av grensesnitt 2. En robust utgave av det de facto standard robotoperativsystemet R OS egnet til industrielle anvendelser 3. Semi-formelle modeller av maskinvare og programvare 4. Rekonfigurerbare komponenter (sensorsystemer og logikksystemer) for robust resonnering og handling i industrielle miljø 5. Metoder for verifikasjon av sikkerhe t og pålitelighet Arbeidet utført i prosjektet frem til nåværende periode har foregått som følger, for hvert av de ulike delprosjektene (DP'ene): SP2 omfatter utvikling av ulike programvarekomponenter som løser spesifikke robotutfordringer, samtidig som prosjektets delmål rekonfigurerbarhet, gjenbruk og robusthet oppfylles. Komponentene og de nevnte egenskapene må bli demonstrert og evaluert ved å integreres i ulike demonstratorer. Komponentene utviklet her inkluderer maskinvarekomponenter som innvevde plattformer, maskinvare akseleratorer og sensorer, og programvarekomponenter som robotoppfatning og menneske-maskin interaksjon. DP4 er viet til gjennomføringen av de ulike demonstratorene som vil integrere komponentene og verktøyene utviklet i DP2 og DP3. Ulike demonstratorer implementerer de ulike brukstilfellene og er delt i henhold til marked på følgende måte: Industriroboter: - Produksjon av tredeler - Fleksible monteringsstasjoner - Robotmedarbeider Profesjonelle tjenesteroboter - Samarbeidende rengjøring - Utendørs fjernsikkerhet Feltrobotikk: - Søk og redning med UGV - Jordbruk - RUAV-samarbeid Logistikkroboter - Flytte tralle - Plukke ordre - Hente og levere De norske partnerene er ansvarlige for demonstratoren "robotmedarbeider". Robotplattformen er designed og produsert i samarbeid med en robotprodusent for å ha et robotsystem som passer godt med kravene til dette use-caset, mens det ivaretar fleksibiliteten som trengs for å integrere andre komponenter som er utviklet i prosjektet. Roboten er nå i SINTEF's lokaler hvor all grunnleggende hardware- og software-integrasjon som trengs for at basisppgavene, som autonom navigasjon og lokalisering, blir gjort for å tilrettelegge for demonstratoren. Anvendelsen som er tiltenkt robot-medarbeideren er en mobil robot som foretar inspeksjonsoppgaver på en olje- og gassplattform. Roboten er i stand til å foreta noen inspeksjonsoppgaver på en helt autonom måte, men kan også samarbeide med operatører plassert utenfor plattformen for å støtte dem i å gjøre mer komplekse operasjoner innen inspeksjon og situasjonsvurdering. Sammen med resten av partnerne i konsortiet utvikler de norske partnerne flere komponenter/ferdigheter som kreves for at roboten skal oppfylle kravene for denne anvendelsen. Disse komponentene er utviklet, integrert og til slutt testet og validert gjennom en rekke eksperimenter. Listen over komponenter/ferdigheter er: - 3D-sensor tilpasset utendørs forhold. - En videostrømmingsløsning som automatisk balanserer dataoverføringen via forskjellige tilgjengelige nettverk. - Et lokaliseringsrammeverk som tillater sømløs sammenslåing av sensordata, samt robusthet ved tap av sensorinformasjon. - Et system basert på stereosyn som måler robotens bevegelse, samt detekterer og sporer fotgjengere og syklister. - Et multimodalt deteksjonssystem for mennesker i nærheten av roboten, basert på state-of-the-art teknikker (slik som deep learning). - Et "sosialt" navigeringssystem, som lar roboten navigere på en måte som tar hensyn til mennesker. Dette medfører økt sikkerhet og trygghet for menneskelige operatører som arbeider i samme område som roboten. - Et brukergrensesnitt for visualisering av objekter i et kart. - En automatisk høynivå (oppgave/oppdragsnivå) planlegger som kan reagere og lage en ny plan ved uforutsette hendelser. - En modus for veiledet fjernstyring (delt autonomi) som lar en operatør fjernstyre roboten, mens roboten selv garanterer sikkerheten (gjennom innebygget kollisjonsunngåelse) og hjelper brukeren gjennom krevende manøvre slik som gjennom trange åpninger. - Et web-basert GUI for enkel programmering av robotens oppdrag samt overvåkning av oppdragsutførelsen. - Ulike navigeringsoppførsler for roboten basert på tilstanden i plattformen, slik som en nødsituasjon.

European manufacturing industry faces increasing product variances resulting as a consequence of frequent innovation, short product lifecycles, small series production, and shrinking production cycles. At the same time, production cost must be continuousl y reduced. Agile, transformable and re-usable automation and robotics is be a key enabler to manage those trends. However, few robotic components are designed for easy adaptation and reuse. To overcome those shortcomings, R5-COP focuses on agile manufact uring paradigms and specifically on modular robotic systems. Based on existing and newly developed methods for a formal modeling of hardware and software components, R5-COP will support model-based design, engineering, validation, and fast commissioning. Furthermore, using existing interface and middleware standards such as ROS, R5-COP will strongly facilitate integration of components from various suppliers. The proposed modular approach will not only be more flexible than state-of-the-art solutions,bu t will also reduce design, setup, and maintenance costs. Flexible use of robots naturally includes their close cooperation with humans. Therefore, robustness and safety are crucial requirements which will be assured by dedicated verification and validatio n methodologies. The formal specification framework will support component suppliers in efficiently verifying and certifying their modules. R5-COP will help to identify and develop reconfigurable key hardware and software components, and to show the feas ibility and capability of the approach in living labs in manufacturing and service demonstrator environment