Constraint basierte Modellierung von Komponentennetzwerken am Beispiel eines autonomen Unterwasserfahrzeugs

Abstract

Moderne Robotersysteme werden zunehmend komplexer. Die Forschung im Bereich der Robotik sieht sich immer mehr mit dem Problem der Integration von Algorithmen in neue Plattformen konfrontiert. Es gibt zahlreiche innovative Verfahren und Algorithmen, die die Robotersysteme mit neuen Fähigkeiten ausstatten. Diese Erweiterungen lassen sich sowohl auf der Hardware- als auch der Softwareebene erkennen. Jedoch findet diese Vielzahl an neuen Entwicklungen nur selten Anwendung auf den aktuellen Ziel-Plattformen. Dies bremst weitere Entwicklungen, da mehr Zeit für die Integration als für die eigentliche Forschung aufgewendet wird. Mit einem Blick über die eigene Forschung hinaus oder durch die detailliertere Beschäftigung mit den eingesetzten Verfahren lässt sich erkennen, dass die Lösungen zumeist systemspezifisch sind oder sich nur mit großer Mühe auf andere oder gar größere komplexere Maßstäbe übertragen lassen. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher zu identifizieren, wo die größten Herausforderun liegen. Im Anschluss soll das markanteste Problem gelöst werden. Die Modularisierung sowie die modellgetriebene Entwicklung sind dabei die größten Änderungen, die sich Abzeichen. Beide Trends haben verschiedene, teils gravierende Einflüsse auf die Art und Weise, wie Entwicklung stattfindet. Modularisierung erhöht die Wiederverwendbarkeit einzelner Module und führt zu kleineren Verbunden. Modellgetriebene Entwicklung versucht mögliche Fehler in Konzepten zu einem frühen Zeitpunkt zu erkennen. Konkret bedeuten beide Verfahren jedoch Mehrarbeit im Vergleich zu der klassischen monolithischen und reaktiven Systementwicklung. Die Komponenten lassen sich zwar oftmals wiederverwenden, aber die Konsistenz und Nebeneffekte der Selektion bzw. der Abhängigkeiten erfordern viel Zeit und Expertenwissen. Die modellgetriebene Softwareentwicklung verlangt von den Entwicklern von Algorithmen bereits im Voraus Informationen darüber, wie und unter welchen Bedingungen ihr Algorithmus operieren kann. Auf der anderen Seite, der Hardwareentwicklung, stehen immer kleinere und hoch integrierte Sensoren und Aktuatoren zur Verfügung, die wiederum die Konstruktion immer komplexerer Systeme erlauben. Die Systeme bieten oftmals ausreichend Redundanz, um Probleme auf unterschiedliche Art und Weise lösen zu können.