Forschungsthemen
[BA] Using Models@run.time in Mobile Apps for Robotic Simulations
Die Entwicklung von Robotik-Anwendungen ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Dies liegt insbesondere daran, dass der Einsatz physischer Roboter Kosten verursacht und es eine sehr hohe Anzahl verschiedener Szenarien gibt, in denen die Robotik-Anwendung getestet werden muss. Daher werden während der Entwicklung der Anwendung sowohl die Roboter als auch die Umgebungen simuliert. Der de-facto Standard für die Entwicklung robotischer Anwendungen ist das Robot Operating System (ROS) (https://www.ros.org). Zur Simulation in diesem Kontext wird häufig Gazebo (https://gazebosim.org) oder Webots (https://cyberbotics.com) eingesetzt. Viele robotische Anwendungen enthalten ein Dashboard, welches einerseits den aktuellen Zustand des Gesamtsystems und der einzelnen Roboter veranschaulicht und andererseits die Eingabe von Befehlen bzw. allgemeine Einflussnahme auf das System ermöglicht. Models@run.time ist ein Forschungsgebiet, dass sich auf den Einsatz modell-getriebener Softwareentwicklungs-Techniken zur Laufzeit konzentriert. Elementare Bestandteile sind dabei ein Laufzeitmodell und dessen kausale Verbindung zu einem System. Das Laufzeitmodell spiegelt einerseits den abstrahierten, aktuellen Zustand des Systems wieder und ermöglicht andererseits die Einflussnahme auf das System. Die Einflussnahme wird über die kausale Verbindung realisiert, d.h. jede Änderung im Laufzeitmodell wird an das System propagiert und umgekehrt. Technisch bedingt ist das Laufzeitmodell somit temporär asynchron zum System. Ziel dieser Arbeit ist zu Untersuchen wie Models@run.time verwendet werden kann, um ein Dashboard für robotische Anwendungen zu realisieren. Da robotische Anwendungen inhärent verteilt sind, bietet sich die Umsetzung des Dashboards als mobile Anwendung an. Besonderes Augenmerk sollte darauf gelegt werden, dass das Dashboard sowohl mit der Simulationsumgebung als auch dem physischen System funktioniert. Hierfür soll eine entsprechende Softwarearchitektur entworfen werden. Zur Evaluation der Arbeit sollen Nutzer-Qualitätseigenschaften des Dashboards untersucht werden, was insbesondere die Laufzeitmodell-Aktualität (Model Fidelity) einschließt, d.h. wie lange dauert das Propagieren von Änderungen zwischen Laufzeitmodell und System. Schwerpunkte der Arbeit:
- Literaturrecherche zum Thema Steuerung und Überwachung robotischer Systeme
- Einarbeitung in ROS, Gazebo/Webots und Models@run.time
- Realisierung eines Beispielszenarios in ROS und Gazebo oder Webots mit mindestens 2 Robotern
- Realisierung eines Laufzeitmodells auf dem mobilen Endgerät, welches zur Steuerung und Überwachung der Simulation genutzt werden kann
- Realisierung einer passenden Softwarearchitektur
- Untersuchung von Nutzer-Qualitätseigenschaften der App (insbesondere Model Fidelity)
Betreuer: Sebastian Götz