Daniel Bakovic

»Die Grenzen lösen sich auf«

Der Bereichsleiter Advanced Development von Pilz beschäftigt sich im Unternehmen schon seit 2009 mit dem Thema Robotik. Im exklusiven Interview spricht er mit automation-Redakteurin Marie Christin Wiens über das Engagement und Trends im Bereich Service-Robotik sowie über Vorteile von Standards bei der Entwicklung von Robotersteuerungen.

05. Dezember 2018
Bild: Pilz
Bild 1: "Die Grenzen lösen sich auf" (Bild: Pilz)

Herr Bakovic, wohin geht die Reise bei der Robotik?

Genau wie in der Automatisierung werden in der Robotik flexible Lösungen nachgefragt – kompakte, vielseitige Assistenten statt massive Montageroboter.

Bisher waren Service- und Industrierobotik aus Normungssicht nicht vereinbar. Diese Grenzen lösen sich aber zunehmend auf, und beide Bereiche verzeichnen steigende Wachstumszahlen. Zudem werden verstärkt Cobots eingesetzt und der Trend der sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration setzt sich fort. Darüber hinaus beobachten wir, dass die Themen Mobilität und Autonomie, beispielsweise im Bereich der Intralogistik, an Bedeutung gewinnen.

Wo sehen Sie die Potenziale für sich als Anbieter sicherer Automatisierungslösungen?

Aktuell gibt es noch keinen sicheren Roboter, aber man kann eine Roboterapplikation sicher gestalten. Dabei kommt sichere Sensorik zum Einsatz. Pilz bietet dafür ein umfangreiches Portfolio von sicheren Schutztürsystemen sowie Lösungen in der 2D- und 3D-Sensorik. Ergänzt wird das Produktprogramm von einem umfassenden Dienstleistungsportfolio, das auf den individuellen Lebenszyklus eines Robotersystems zugeschnitten ist: von der Analyse der Applikation bis hin zur Risikobewertung und CE-Kennzeichnung. Wir sind damit ein Technologieunternehmen, das komplette Lösungen für die sichere Robotik anbietet.

Sie haben auf der automatica Ihren Baukasten für Servicerobotik vorgestellt. Damit wollen Sie etwa Entwickler unterstützen, die aus den Modulen einen Roboter zusammensetzen können. Wie war die erste Reaktion?

Mit unserer Applikation auf der automatica haben wir die vielfältigen Einsatzgebiete der Pilz-Service-Robotik-Module gezeigt – von der Pick-and-Place-Anwendung hin zum mobilen Einsatz. Auf die Servicerobotik-Module und unsere Messeapplikation haben wir eine sehr positive Rückmeldung bekommen. Einige waren überrascht, dass wir nun eine Lösung in der Robotik anbieten, und waren neugierig, wie unser Angebot aussieht.

Aus welchen Gründen haben Sie sich für den Aufbau dieses Geschäftsfeldes entschieden?

Wir statten bereits seit vielen Jahren Robotikanwendungen mit unseren Lösungen aus den Bereichen Sicherheitssensorik und Steuerungstechnik aus. Zudem haben wir uns in der Robotik und insbesondere im Gebiet der Mensch-Roboter-Kollaboration ein großes Know-how angeeignet. Das spiegelt sich in den Dienstleistungen und Schulungen von Pilz wider. Mit den Servicerobotik-Modulen schließen wir nun eine Lücke in unserem Portfolio, um dem Kunden alles aus einer Hand bieten zu können. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um eine einfache Automatisierungslösung handelt oder um eine komplette Servicerobotik-Applikation.

Ihr modularer Baukasten soll nicht nur in der Industrie einsetzbar sein …

Genau, wir möchten mit den Modulen ein möglichst breites Einsatzspektrum abdecken und sprechen von industrieller Servicerobotik. Unsere Servicerobotik-Module sind von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, der DGUV, gemäß der EN ISO 10218-1 zertifiziert und können im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Das Manipulatormodul PRBT ist mit einer Traglast von sechs Kilogramm für Pick-and-Place-Anwendungen einsetzbar. Dank kompakter Bauweise und der 24-VDC-Stromversorgung ist es zudem für mobile Anwendungen auf einem FTS geeignet. Aber auch außerhalb der Industrie, zum Beispiel im Dienstleistungsbereich, können die Pilz-Servicerobotik-Module künftig assistieren.

Was sind Ihrer Erfahrung nach die wichtigsten Anforderungen der Anwender an solch ein Konzept?

Die passenden Schnittstellen und ein offenes Konzept sind sehr wichtig, damit der Anwender seine Robotikanwendung flexibel anpassen kann. Wie bereits angesprochen gewinnt das Thema Mobilität an Bedeutung und viele mobile Plattformen nutzen das Robot Operating System, kurz ROS. Wir bieten als Hersteller eines Manipulators die entsprechenden ROS-Pakete. Somit kann der Anwender seine ROS-Applikation einfacher umsetzen.

Teil der Module ist auch eine eigenentwickelte Programmiersoftware sowie passende Steuerungsmodule. Was unterscheidet diese von ähnlichen Konzepten?

Das Bedienkonzept ist einfach gehalten mit dem Ziel, jeden, also auch Anwender ohne Robotik-Kenntnisse, in die Lage zu versetzen, einfache Pick-and-Place-Anwendungen schnell und unkompliziert zu realisieren. Im Gegensatz zu anderen Roboterherstellern, die ihre ROS-Pakete von Forschungseinrichtungen entwickeln lassen, kommen die Pilz-Pakete direkt vom Hersteller. ROS übernimmt dabei die Steuerung – und nicht nur das Absetzen von Befehlen an die herstellerspezifische Robotersteuerung.

Warum haben Sie sich dafür entschieden, die Module für die Robotersteuerung auf Basis von ROS zu entwickeln?

Mit unseren Modulen bieten wir dem Kunden zwei Möglichkeiten an, um das Manipulatormodul anzusteuern: Zum einen kann er auf eine klassische Robotersteuerung setzen und die Programmierung mit dem Bedienmodul realisieren. Zum anderen kann er die Pilz-ROS-Pakete nutzen. ROS ist ein Software-Framework, das vor allem aus dem Forschungs- und Entwicklungsumfeld bekannt ist und viele Funktionalitäten sowie eine gute Infrastruktur bietet. Ein Vorteil des Open-Source-Frameworks ist die Zusammenarbeit in der ROS-Community. Spezialisten aus verschiedenen Bereichen sind so in der Lage, gemeinsam selbst komplexe Robotikanwendungen zu programmieren. Des Weiteren hat ROS auch eine Reihe an Vorteilen, wenn es in Richtung dynamische oder adaptive Bahnplanung geht. Die meisten proprietären Robotersteuerungen arbeiten mit fest programmierten Bahnen, sodass eine Veränderung der Bahn bedingt durch Hindernisse, die plötzlich auftauchen, nur umständlich oder gar nicht vorgenommen werden kann.

Vita

Daniel Bakovic

Der Bereichsleiter Advanced Development hat an der Universität Stuttgart Elektro- und Informationstechnik studiert. Bereits während des Studiums entstand der Kontakt zu Pilz.

Nach seinem Studium stieg er bei dem Unternehmen als Entwicklungsingenieur Basistechnologie in das Advanced Development ein und übernahm 2009 die Projektleitung für mehrere Vorausentwicklungsprojekte im Bereich der Robotik. Seit 2015 leitet er den Bereich »Control Technology and Mechatronic System« in der Vorausentwicklung.

Welche Vorteile gibt es für den Anwender?

Durch den modularen Aufbau von ROS können Komponenten beliebiger Hersteller, beispielsweise Manipulator, Greifer oder Sensoren, relativ schnell ausgetauscht und komplexe Sensoren einfach integriert werden. ROS kann also herstellerübergreifend eingesetzt werden und bietet, ganz im Sinne von Industrie 4.0, ein vernetztes, interoperables System. Zusätzliche Flexibilität bietet es durch die kompatiblen Programmiersprachen wie C++ und Python sowie Schnittstellen zu Java und Javascript.

Sie sind ja auch Mitglied im ROS-Industrial-Konsortium, in Europa koordiniert durch das Fraunhofer IPA. Mit welchen Fragen aus der Forschung beschäftigen Sie sich hier konkret?

Das ROS-Industrial-Konsortium will den Einsatz von ROS im industriellen Umfeld stärken. Da ROS von Haus aus nicht für die Industrie konzipiert war, muss die ROS-Community aktuell noch einige Aufgaben lösen. Ein Beispiel: Mit ROS war es lange nur mit großem Aufwand möglich, Fahrbefehle wie LIN – Linear, CIRC – Circular, BLEND – Blending/Überschleifen zu realisieren. Diese Fahrbefehle sind aber gang und gäbe in der Industrie. Im Rahmen des EU-geförderten Forschungsprojekts ROSin haben wir die Pakete zur Bahnplanung für fehlende Fahrbefehle implementiert und der Community als Open Source zur Verfügung gestellt.

Welche Herausforderungen gilt es, in dem Software-Framework zu bewältigen?

Wie erwähnt ist ROS ein Open-Source-Framework, das prinzipiell jedem offensteht. Da-durch entsteht eine Vielzahl an verfügbaren ROS-Paketen. Stand heute existieren mehr als 2.500 Pakete in unterschiedlichster Qualität. Davon sind einige vollkommen undokumentiert und ungetestet – im Sinne von Softwaretests – und andere sehr professionell und qualitativ hochwertig. Die Herausforderung ist es, die für das Projekt richtigen und notwendigen Pakete herauszusuchen, damit Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet sind. Auf der anderen Seite wurden wir auch mit neuen Herausforderungen konfrontiert, als wir uns entschlossen, Open-Source-ROS-Pakete zu veröffentlichen. Der Quellcode, den wir herausgeben, muss neben den Pilz-Qualitätsanforderungen auch die von ROS-Industrial erfüllen. Wir müssen mehr Energie in die Dokumentation stecken, weil die Zielgruppe sehr unterschiedlich ist – vom Anwender, der die Pakete einfach einsetzt, über einen Systemintegrator bis hin zum Entwickler, der unseren Quellcode um eigene Funktionalitäten erweitert.

Was für Erfahrungen aus Ihrem Engagement können Sie für Ihr Unternehmen nutzen?

Wir nutzen ROS seit vielen Jahren und sind davon überzeugt, dass dieses Framework zukunftsträchtig ist. Unsere Vision ist es, dass ROS zu einem Standard wird, den jeder Roboter- oder Robotermodule-Hersteller unterstützt. Wenn wir es schaffen, dass alle dieselbe Robotersteuerungsplattform nutzen, würde die Arbeit von Anwendern und Systemintegratoren enorm vereinfacht werden. Mit der Organisation selbst haben wir sehr positive Erfahrungen gemacht. Die Community ist offen und der Austausch sehr wertvoll. Alle Fäden laufen beim Fraunhofer IPA in Stuttgart zusammen, das hervorragende Arbeit leistet.

Mit einem Augenzwinkern: Viele ROS-Versionen haben eine Schildkröte im Namen, so heißt die aktuelle Version Melodic Morenia, auf Deutsch melodische Pfauenaugen-Sumpfschildkröte. Hat diese Sympathie für Schildkröten eine tiefere Bedeutung bei ROS? Können wir bei Ihren Software-Modulen mit ähnlich kreativen Namensgebungen rechnen?

Witzig, die Frage mit den Schildkröten habe ich mir auch anfangs gestellt, habe aber leider keine plausible Antwort darauf gefunden. Ich könnte mir vorstellen, dass der Name bei der Entwicklung entstanden ist, weil man in den Jahren vor dem ersten Release ROS unter anderem mit einem schildkrötenähnlichen Roboter, dem Turtlebot, getestet hat. Bei der Namensgebung unserer Pakete waren wir nicht ganz so kreativ. Uns war es in erster Linie wichtig, dass man aus dem Paketnamen auf die Funktion des Pakets schließen kann. Somit heißen die Pakete pilz_industrial_motion, pilz_control und so weiter.

Wo sehen Sie noch Entwicklungsbedarf?

Ich persönlich sehe Entwicklungspotenzial zum einen im Bereich von Safety- und Security-Konzepten, zum anderen in der Qualität von einigen Paketen. Ein wichtiger Schritt wäre, dass im Nachfolger ROS 2 künftig auch Safety- und Echtzeitanforderungen berücksichtigt werden.

Was sind entscheidende Erfahrungen gewesen, die Sie bei der Entwicklung der ROS-Module sammeln konnten?

Unsere ROS-Pakete basieren auf bereits vorhandenen Paketen wie dem Visualisierungstool MoveIt! oder ROS Controllers, das für die Ausführung der erstellten Bahnkurve zuständig ist. Da wir diese Pakete intensiv nutzen und auch neue Funktionalitäten bereitstellen oder Fehler aufdecken, sind wir im engen Kontakt mit den Hauptentwicklern verschiedenster Pakete. Die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit und der Austausch sind sehr fruchtbar und die Community ist wie eine große Familie, in der man sich hilft und offen und respektvoll miteinander umgeht.

Worauf mussten Sie achten?

Unser Bestreben ist es, qualitativ hochwertige ROS-Pakete bereitzustellen, die nicht nur mit dem Pilz-Manipulatormodul funktionieren, sondern auch mit Manipulatoren anderer Hersteller. Daher müssen wir die Funktionalitäten mit mehreren Manipulatoren oder Manipulator-Modellen testen und darauf achten, dass mit jedem Release alles einwandfrei funktioniert.

Auf der automatica haben Sie bei den Modulen etwa ein Konfigurationspaket mit Robotermodell für die Kinematik, ein Modul für die Bahnplanung und eine Schnittstelle für die Programmierung von Roboterarmen vorgestellt. Was sind die wichtigsten Funktionen dieser Software-Module?

Das erste Paket sorgt dafür, dass man den Manipulator in der ROS-Visualisierung digital darstellen und bewegen kann. Das zweite Paket erweitert die ROS-Bahnplanung um relevante Fahrbefehle für die Industrie, wie Punkt-zu-Punkt also PTP LIN, CIRC, BLEND, Relativbewegung also REL. Um die Programmierung in ROS zu vereinfachen, haben wir eine Programmierschnittstelle auf Basis von Python bereitgestellt. Dadurch können Applikationen einfach mit dieser Programmiersprache realisiert werden.

Welche Möglichkeiten eröffnen sich Entwicklern damit?

Die Möglichkeiten sind unbegrenzt. Mit der Python-Programmierschnittstelle kann der Entwickler den kompletten Umfang der Programmiersprache nutzen und auf viele verfügbare Bibliotheken und Schnittstellen wie OPC UA, Modbus, Websocket, Datenbanken und vieles mehr zurückgreifen. Damit lässt sich eine enorme Anzahl von Applikationen umsetzen.

Welche Module haben Sie als nächstes geplant?

Als nächstes möchten wir für weitere Produkte wie die Steuerungen im Automatisierungssystem PSS 4000 oder dem konfigurierbaren Sicherheitssystem PNOZmulti, die dynamische Schaltmatte PSENmat und weitere komplexe Sensoren ROS-Schnittstellen anbieten. Die ROS-basierte Robotersteuerung soll in der Lage sein, mit Industriekomponenten zu kommunizieren und Daten dieser Systeme für die Programmabarbeitung, Bahnplanung oder Navigation zu nutzen.

Erschienen in Ausgabe: 08/2018

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