Sprache zur Beschreibung der Flugbahn

In diesem Projekt geht es um die Programmierung von Industrierobotern. Industrieroboter werden heute fast ausschließlich in der Großserienfertigung eingesetzt. Kleine und mittlere Unternehmen setzen kaum Roboter ein, weil die Programmierung der Roboter sehr zeitaufwendig und teuer ist. Die Kosten für die Programmierung eines Industrieroboters können die Kosten für die Hardware leicht übersteigen. Ziel dieses Projekts ist es, die Art und Weise, wie Industrieroboter programmiert werden, grundlegend zu ändern. Dies soll durch die Einführung eines völlig neuen Programmierparadigmas für Industrieroboter geschehen. Anstatt Roboter traditionell in Form von (imperativen) Befehlen zu programmieren, werden die Benutzer/Programmierer nur noch angeben, wie die Bewegungen aussehen sollen (d. h. was sie von einer Bewegung erwarten). So sind die Benutzer nicht mehr gezwungen, Bewegungen explizit zu beschreiben, sondern formulieren lediglich Anforderungen, die eine beabsichtigte Bewegung erfüllen muss. Der Roboter findet dann selbständig eine passende Flugbahn. In der Folge wird sich die Entwicklung von Anwendungen mit Industrierobotik völlig verändern. Sie wird (1) die Effizienz der Entwicklung neuer High-Level-Anwendungen erhöhen, (2) sehr intuitive und benutzerfreundliche Programmierschnittstellen ermöglichen und (3) eine standardisierte Art der Multi-Roboter-Programmierung bieten. Darüber hinaus wird es helfen, (4) von herstellerspezifischer Hardware zu abstrahieren, eine vereinheitlichende Programmierschnittstelle zu fördern und so den Weg für wiederverwendbare Software von Drittanbietern für viele Anwendungen zu öffnen. Dies kann die Innovationszyklen exponentiell beschleunigen (vielleicht vergleichbar mit Innovationen in der Unternehmens-IT nach der Einführung von Standard-Betriebssystemen und Datenbankzugriffssprachen). Die Kernidee ist die Entwicklung einer deklarativen Programmiersprache für die Spezifikation von Roboterbewegungen. Ausgehend von beliebigen Bewegungen schränkt der Benutzer diese durch die Formulierung von räumlichen, zeitlichen und/oder Minimierungsbedingungen ein. Die Softwaresteuerung berechnet dann automatisch passende Lösungen, die von den Robotern dann ausgeführt werden. Damit wird ein Großteil der Verantwortung vom Benutzer/Programmierer auf die Software-Infrastruktur verlagert. Das zugrundeliegende mathematica lidea ist, dass jeder Roboterbefehl als eine Abbildung von Zeit auf Sollwerte für alle Aktoren verstanden werden kann. Das Problem, Lösungen zu finden, die eine Reihe von Beschränkungen einhalten, reduziert sich dann darauf, eine mathematische Funktion zu finden, die eine Reihe von Beschränkungen erfüllt.

Trajectory Description Language

This project is about programming industrial robots. Today, industrial robots are almost exclusively used in large batch series production. Small and medium enterprises hardly use robots, because programming the robots is very time-consuming and expensive. The cost for programming an industrial robot can easily outweigh the costs for the hardware. The aim of this project is to fundamentally change the way industrial robots are programmed. This will be done by introducing a completely new programming paradigm for industrial robots. Instead of programming robots traditionally in terms of (imperative) commands, users/programmers will only specify how movements should look like (i.e. what they expect from a movement). For instance, users will no longer be forced to describe motions explicitly but rather only formulate requirements an intended movement must fulfill. The robot will then find a fitting trajectory on its own. As a consequence, development of applications with industrial robotics will change completely. It will (1) increase the efficiency of the development of new high-level applications, allow for (2) very intuitive and user-friendly programming interfaces and (3) provide a standardized way of multi-robot programming. Furthermore, it will help (4) abstracting from vendor specific hardware, promote a unifying programming interface and thus open the path to re-usable third party software for many applications. This can speed up innovation cycles exponentially (maybe comparable to innovations in business IT after the introduction of standard operating systems and database access languages). The core idea is to develop a declarative programming language for the specification of robotic movements. Starting from arbitrary movements, users restrict these by formulating spatial, temporal and/or minimization constraints. The software control will then automatically calculate fitting solutions which the robots will then execute. This shifts a lot of responsibility from users/programmers to the software-infrastructure. The underlying mathematica lidea is, that any robot command can be understood as a mapping from time to nominal values for all actuators. The problem of finding solutions which adhere  to a number of constraints is then reduced to finding a mathematical function which fulfills a number of restrictions.