Augmented Reality in Verbindung mit dem Einsatz von Einarmrobotern zur Unterstützung der Pflanzenkultivierung im EDEN ISS Gewächshaus

Kurzfassung

Das Projekt EDEN ISS hat es sich zum Ziel gemacht, die Technologien für den Pflanzenanbau für zukünftige bemannte Weltraumforschungsmissionen zu erforschen. Die Integration von Robotik und Augmented Reality in das Gewächshaus des EDEN ISS-Projekts beabsichtigt die Erleichterung der Arbeit für Forschende darin. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden Anwendungsfälle für einen Einarmroboter am Beispiel der CLASH Hand analysiert und die Bedingungen zur Integration dieser in das bereits bestehende ARCHIE²-Interface geprüft. Auf dieser Grundlage aufbauend wurden Anforderungen an eine Simulation der Steuerung des Einarmroboters in dem EDEN ISS Gewächshaus sowie an die Erweiterung des ARCHIE²- Interfaces zur Eingliederung der roboterbezogenen Funktionen konkludiert. Das darauf folgende Konzept zur Simulation der Steuerung des Einarmroboters beinhaltet neben einem Zustandsdiagramm zur Funktionsweise der Steuerung und der grafischen Oberfläche auch eine beispielhafte Implementierung, welche bereits einen Großteil der Anforderungen erfüllen konnte. Diese Erkenntnisse wurden in dem Konzept zur Erweiterung des ARCHIE²- Interfaces inkorporiert. Das Endresultat umfasst ein UML-Aktivitätsdiagramm, welches die Funktionsweise des Interfaces aufzeigt, sowie eine ausführliche Veranschaulichung der grafischen Oberfläche. Bei einer zukünftigen praktischen Umsetzung dieses Konzeptes ist zu erwarten, dass sich der Arbeitsaufwand der Forschenden in dem Gewächshaus erheblich verringert. The EDEN ISS project aims to explore crop cultivation technologies for future human space exploration missions. The integration of robotics and augmented reality into the greenhouse of the EDEN ISS project intends to facilitate the work for researchers in it. In this thesis, use cases for a single-arm robot were analysed using the CLASH Hand as an example and the conditions for integrating it into the already existing ARCHIE² interface were examined. Based on this, requirements for a simulation of the control of the single-arm robot in the EDEN ISS greenhouse as well as for the extension of the ARCHIE² interface for the integration of the robot-related functions were concluded. The following concept for the simulation of the control of the single-arm robot contains a state machine diagram for the functionality of the control and the graphical interface as well as an exemplary implementation, which could already fulfil a large part of the requirements. These findings were incorporated into the concept for extending the ARCHIE² interface. The final result includes a UML activity diagram showing the functionality of the interface as well as a detailed illustration of the graphical user interface. A future practical implementation of this concept is expected to significantly reduce the workload of researchers in the greenhouse.