Top-Info: Stettbacher Signal Processing ROS2 – Das Robot Operating System

Quelle: Philip Hörmandinger und Dr. Jürg M. Stettbacher

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Die Bewältigung zukunftsträchtiger Projekte im Bereich der Robotik gelingt heute aufgrund der enormen Komplexitäten oft nur grossen Unternehmen, welche über die entsprechenden Ressourcen und finanziellen Mittel verfügen. Dies könnte sich in Zukunft durch den Einsatz von ROS2 drastisch ändern.

Simulation eines kleinen Roboters mit Lidar in einer Büroumgebung.
Simulation eines kleinen Roboters mit Lidar in einer Büroumgebung.
(Bild: Stettbacher Signal Processing)

ROS2, das Robot Operating System, ist ein internationales Open-Source-Projekt, welches an der Universität Stanford geboren wurde und dem Zweck dient, ein universales und freies Betriebssystem für alle Arten von Robotern zu erschaffen. Die erste Version von ROS war noch sehr universitätsnah. Die zweite Auflage beansprucht nun aber das Prädikat «industrietauglich».

Gemäss Stettbacher Signal Processing AG hat ROS2 enormes Potenzial, da es aufgrund des riesigen Ökosystems insbesondere auch kleinen Entwicklerteams eine grosse Schlagkraft verleiht. Statt in Monaten oder Jahren können Konzeptstudien oder Funktionsmuster innerhalb von wenigen Tagen oder Wochen realisiert werden. Dem kommt entgegen, dass ROS2 aus verschiedenen Teilprojekten besteht. Beispielsweise gibt es ein Teilprojekt, das sich mit der Navigation von mobilen Robotern befasst, sei es auf dem Land, zu Wasser oder in der Luft. Ein anderes Teilprojekt
befasst sich mit der Bewegung robotischer Greif-Arme. Daneben bietet ROS2 eine Reihe von offenen Simulatoren, wie zum Beispiel Gazebo oder Webots. Damit kann ein System getestet werden, noch bevor die Hardware dafür besteht. Es lassen sich fast alle gängigen Sensoren realistisch simulieren, insbesondere auch Lidars. Somit sind den Möglichkeiten fast keine Grenzen gesetzt.

ROS2-basiertes Navigationssystem

Bei Stettbacher Signal Processing AG wurde innerhalb von weniger als einem Jahr ein ROS2-basiertes Navigationssystem mit automatischer Kollisionsvermeidung auf einen bestehenden Roboter portiert und bis zur Serienreife vorangetrieben. Dabei waren besondere Anforderungen an die Robustheit im Bezug auf verschiedene Gelände- und Fahrszenarien zu erfüllen. Diese
Anforderungen konnten nur durch eine eigens entworfene Kette an Lidar-Filtern (Stichwort Computer-Vision) und einen besonderen MPC-basierten Regler erreicht werden.

Wie andere erfolgreiche Open-Source-Projekte hat ROS2 das Potenzial, sich mittelfristig als De-facto-Standard für verschiedenste Robotik-Anwendungen zu etablieren. Klar, es macht wenig Sinn, das Rad immer wieder neu zu erfinden. Beim Umstieg ist dennoch Vorsicht geboten: Zwar hilft dem Einsteiger die umfangreiche Dokumentation. Aber die Materie ist komplex und mathematisch anspruchsvoll. Allenfalls lohnt sich deshalb die Zusammenarbeit mit einem starken, zuverlässigen Partner, wie Stettbacher Signal Processing AG.

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