Entwicklung von Schnittstellen für Roboterplattformen

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der modularen Entwicklung von Softwarekomponenten, die die Basis für Roboteranwendungen im Bereich der Vibroakustik bilden sollen. Gegeben durch den großen Arbeitsraum und der bereitgestellten Flexibilität von seriellen Roboterkinematiken ist die Durchführung von Messungen an Körpern eine typische Anwendung. Der in dieser Arbeit verwendete Roboter KUKA KR6 R900-2 ist ein feststehender, sechs-achsiger Roboter mit ausschließlich Drehgelenken. Die zukünftig angestrebte Aufgabe des Roboters ist die Durchführung von Körperschallmessungen mit beliebigen Messinstrumenten. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die modulare Entwicklung einer Softwarearchitektur mit implementierten Softwarekomponenten, die als Basis für künftige Weiterentwicklungen dienen soll. Die für die Messanwendung notwendigen Komponenten sind dabei die Robotersteuerung, die Schwingungsanregung des zu vermessenden Körpers, die Datenerfassung, die Datenverarbeitung und die Datenspeicherung. Neben der Hauptanwendung der Messung wird zudem eine Geometrieprüfung des Roboters als Nebenanwendung realisiert. Da die Wartbarkeit und die flexible Erweiterung von Software eine fundamentale Rolle für die Softwareentwicklung darstellen, wird zunächst der Aufbau der Softwarearchitektur in Form einer Hardwareabstraktionsschicht [eng.: Hardware Abstraction Layer (HAL)] betrachtet. Ergänzend zur modularen Entwicklung wird für jede Komponente ein separates Modul mit dem DQMHFramework (eng.: Delacor Queued Message Handler) generiert, welches als standardisiertes Entwurfsmuster die Softwareentwicklung zusätzlich unterstützt. Hinsichtlich der Hierarchie ist die Wahl auf ein zusätzliches, übergeordnetes Top-Level Modul gefallen, welches ausschließlich für die Kommunikation zwischen den untergeordneten Modulen und für die Darstellung der graphischen Benutzeroberfläche (GUI) verantwortlich ist. Lediglich die untergeordneten Module sind für die Ausführung der Anwendungsaufgaben zuständig, wobei diese die generierten Informationen an das Top-Level Modul weiterleiten. Durch diese Architektur wird sichergestellt, dass die untergeordneten Module unabhängig voneinander sind und bei Bedarf ersetzt werden können. Bedingt durch die Anforderungsspezifikationen an jedes einzelne Modul, die zur Gewährleistung einer sicheren und fehlerfreien Messdurchführung unabdingbar sind, findet anschließend die Codeimplementierung in LabVIEW statt.