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ESROCOS

Kurzbeschreibung

Das ESROCOS Projekt ist ein von der EU gefördertes H2020 Projekt (Grant Agreement No 730080), im Rahmen des PERASPERA Programms, mit dem Ziel Systemsoftware und Entwicklungsumgebung für zukünftige Raumfahrtrobotermissionen zu entwickeln. Es handelt sich um ein Open-Source Projekt, welches auf domäneninterne Probleme wie Vendor Lock-ins oder unzureichende Abdeckung von RAMS (Reliability, Availability, Maintainability und Safety) Eigenschaften abzielt.

Offizielle Projekthomepage: http://www.h2020-esrocos.eu/

Projektziele

Die PERASPERA OG1-Aktivität ist dem Entwurf einer Robotersteuerungssoftware (RCOS) gewidmet, die adäquate Merkmale und Leistung mit raumfahrtqualifizierten Eigenschaften im Bereich Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartbarkeit und Sicherheit (RAMS) bereitstellen kann. Ziel des ESROCOS Projektes ist es, ein Open-Source Framework zur Verfügung zu stellen, das die Entwicklung von Flugsoftware für Weltraumroboter unterstützen kann. Durch die Bereitstellung eines offenen Standards, der von Forschungslabors und der Industrie genutzt werden kann, wird erwartet, dass das Technologie Readiness Level (TRL) effizienter erreicht werden kann und Vendor Lock-ins durch proprietäre Umgebungen reduziert werden können. Gegenwärtige, moderne Roboter-Frameworks behandeln bereits einige dieser Schlüsselaspekte, sind aber meist nicht in der Lage, den in der Weltraumumgebung erwarteten Qualitätsgrad zu liefern. In der Industrie realisieren Roboterhersteller ihre RCOS durch die Ergänzung kommerzieller Echtzeit-Betriebssysteme mit proprietären Bibliotheken, die die zusätzlichen Funktionen implementieren. Während dies den Anwendungsbereich des Verkaufens von Robotersystemen und -anwendungen erfüllt, bietet es keinen Standard für die Integration von Systemen und Algorithmen über mehrere Anbieter hinweg. Andere Open-Source Frameworks haben keine ausreichenden RAMS Eigenschaften für ihre Verwendung in Weltraummissionen.

• Ziel 1. Entwicklung eines Raumfahrt orientierten RCOS: In ESROCOS sollen raumfahrtbezogene RAMS-Attribute (siehe ESA-ECSS-Standards), formale off-line/on-line Verifikationen, Telemetrie und Telecommand (TM/TC) Nachrichten, und die Qualifikation von industriellen Bus Treibern, wie CAN und EtherCAT, unterstützt werden. Zwei für die Raumfahrt repräsentative Avionik-Referenzimplementierungen sind durchzuführen.
• Ziel 2. Integration von Modellierungstechnologien: ESROCOS soll eine komplett modellbasierte Methodik beinhalten, die das Design der einzelnen Komponenten sowie die Schnittstellen für deren Interaktion und Integration, die Überprüfung der Struktur- und Verhaltenseigenschaften am System unterstützt, sowie die Generierung von Glue-Code. Dieser Ansatz ermöglicht die Trennung des Modells von der Zielplattform, was eine Voraussetzung für die Wiederverwendung der Software in zukünftigen Entwicklungen ist.
• Ziel 3. Fokus auf die Weltraumroboter-Gemeinschaft: Die ESROCOS Anforderungen werden von Akteuren, die modernste Robotik-Raummissionen führen, konsolidiert.
• Ziel 4. Ermöglichen der Integration von komplexen Robotik Anwendungen: ESROCOS soll eine flexible Architektur nach dem Prinzip von Time-and-Space Partitionierung und Mixed-Criticality zur Verfügung stellen.
• Ziel 5. Vermeidung von Vendor Lock-in Situationen: Das Ziel des Projekts ist es Open-Source Code (Mozilla Public License, Apache, MIT, BSD und GPL / LGPL) zu liefern, unter Vermeidung von proprietären Lösungen.
• Ziel 6. Hebelwirkung durch vorhandene Entwicklungen: Anstatt von Grund auf neu zu starten soll ESROCOS bereits vorhandene Frameworks erweitern (TASTE erweitert um einen von der Rock-Middleware inspirierten Robotik-Komponenten-Ansatz), sowie fortgeschrittene Toolsets (Quellcode-Versionierung, Scripting / Testing, Visualizer / Simulatoren) und Bibliotheken (fortgeschrittene Datentypen, Robotik-Transformationen von Referenzsystemen, Roboterarmkinematik und Dynamik, Rover-Bewegungssteuerung) nutzen.
• Ziel 7. Die Entwicklung von Robotersystemen erleichtern: ESROCOS soll mit anderen Robotik-Frameworks (z. B. Rock / ROS 3rd-Party-Bibliotheken und Visualizer / Simulator) interoperabel sein, um deren Algorithmen zusammen mit raumfahrtkritischen Komponenten zu testen.
• Ziel 8. Cross-pollinate mit non-space Lösungen und Anwendungen: ESROCOS profitiert von den Erfahrungen bei der Entwicklung von RCOS für Roboter in nuklear Reaktorumgebung, welche sehr strenge RAMS-Anforderungen haben.

Aufgaben der DLR Simulations- und Softwaretechnik

 Die Hauptaufgaben in diesem Projekt der Einrichtung sind:

• Beitrag zur Entwicklung eines State-of-the-Art im Bereich der Weltraumrobotik mit Schwerpunkt auf Fault-Detection, Fault-Isolation and Recovery Techniques (FDIR) und Echtzeitbetriebssystemen
• Entwicklung von Systemanforderungen aus der Perspektive eines potenziellen Kunden, der an einer Orbit-Service-Mission interessiert ist
• Zusätzliche Beiträge zu den Anforderungen bezüglich des Packet Utilization Standards (PUS), FDIR und komplexen Datentypen
• Korrelation der abschließenden Testergebnisse mit den vordefinierten Anforderungen
• Beitrag zur Verbreitung der Projektergebnisse

Projektpartner

• GMV Innovating Solutions S.L.
• DFKI GmbH - Robotics Innovation Center
• Université Grenoble Alpes
• KU Leuven
• Airbus Defence and Space
• GMVIS Skysoft S.A.
• Intermodalics BVBA
•  Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
• VTT

Projektlaufzeit

2016-2018