Telewerkbank "Smarte Roboter-Teams"

• Subject Area: Electrical Engineering and Information Technology
• Term: Funded in 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 82204278

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Im Rahmen des Großgeräteantrages „Telewerkbank: Smarte-Roboter-Teams“ wurde eine Plattform geschaffen, die die Vorbereitung, Durchführung und Analyse von Multiroboterexperimenten unterstützt. Ein Alleinstellungsmerkmal der Telewerkbank ist, dass Experimente automatisch aufgebaut und im Betrieb dynamisch verändert werden können. Mit der experimentellen Plattform, die sowohl lokal als auch über das Internet genutzt werden kann, können interdisziplinäre wissenschaftliche Fragestellungen mit dem Ziel bearbeitet werden, theoretische Erkenntnisse durch praktische Experimente zu evaluieren. Die wissenschaftlichen Fragestellungen kommen aus dem gemeinsamen Forschungsprogramm „Dynamik, Mobilität und Vernetzung: Auf dem Weg zu den technischen Systemen von morgen“ des Heinz Nixdorf Instituts der Universität Paderborn und können den folgenden Forschungsbereichen zugeordnet werden: (1) Entwurfsmethodik selbstoptimierender mechatronischer Systeme, (2) Dynamisch vernetzte Systeme, (3) Mensch-Maschine-Interaktion, (4) Schwarmintelligenz. Die Telewerkbank kommt in verschiedenen Forschungs- und Industrieprojekten zum Einsatz, von denen im Folgenden die beiden wichtigsten und größten Forschungsverbünde kurz vorgestellt werden. Der Sonderforschungsbereichs SFB614 „Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus“ verfolgt die langfristige Zielsetzung, das Wirkparadigma der Selbstoptimierung für den Maschinenbau zu erschließen und Dritte in die Lage zu versetzen, selbstoptimierende Systeme selbst entwickeln zu können. In interdisziplinärer Zusammenarbeit ist der Miniroboter BeBot entsprechend den Erkenntnissen aus dem SFB614 exemplarisch entwickelt worden und auf der Telewerkbank sowohl in Einzelexperimenten als auch in Multiroboterexperimenten systematisch analysiert und exemplarisch angewendet worden. Die Ergebnisse der Grundlagenforschung aus dem SFB614 werden seit 2012 im Rahmen des BMBF Spitzenclusters „Intelligente technische Systeme“ (it´s owl) in enger Zusammenarbeit mit Unternehmen aus dem Raum Ostwestfalen-Lippe in anwendungsorientierten Forschungsprojekten in konkrete Anwendungen übertragen. Die Telewerkbank dient einigen Projekten als miniaturisierte, prototypische Emulationsplattform beispielsweise für die Mensch-Maschine-Interaktion, die Erprobung von Selbstoptimierung, die Analyse dynamisch vernetzter mobiler Systeme und die Bewertung der Ressourceneffizienz von Soft- und Hardwarearchitekturen für eingebettete Systeme. Die Telewerkbank hat sich durch die Internet-Fähigkeit auch für internationale Kooperationen im Rahmen von EU-Projekten und DAAD-Austauschprogrammen als wichtiges Hilfsmittel etabliert.

Publications

• Optimal strategies for maintaining a chain of relays between an explorer and a base camp. Theoretical Computer Science, 410(36): S. 3391-3405 2009
  J. Kutylowski, F. Meyer auf der Heide
  
• Teleworkbench: A Teleoperated Platform for Experiments in Multi-Robotics. S.G. Tzafestas Ed.: Web-Based Control and Robotics Education, Springer Verlag 2009
  A. Tanoto, U. Rückert, U. Witkowski:
  
• A tight runtime bound for synchronous gathering of autonomous robots with limited visibility. Proc. of the 23rd ACM Symposium on Parallelism in Algorithms and Architectures (SPAA), ACM Int. Conf. Proc. Series, S. 139-147, 2011
  B. Degener, B. Kempkes, T. Langner, F. Meyer auf der Heide, R. Wattenhofer
  
• Miniature Robot BeBot: Mechatronic Text Platform for Self-X Properties. IEEE 9th Int. Conf. on Industrial Informatics; Special Session: Self-X and Autonomous Control in Engineering Applications 2011
  J. Gausemeier, T. Schierbaum, R. Dumitrescu, S. Herbrechtsmeier, A. Jungmann
  
• Biologically Inspired Swarm Robotic Network Ensuring Coverage and Connectivity. Proc. of IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC 2012), IEEE Computer Society 2012
  E. Mathews, T. Graf, K. Kulathunga
  
• Multi-Robot System Validation: From Simulation to Prototyping with Minirobots in the Teleworkbench. Rückert, Sitte, Werner (Eds.), Advances in Autonomous Mini Robots, AMiRE, S. 147-160, Springer Verlag, 2012
  A. Tanoto, F. Werner, U. Rückert
  
• Optimal and Competitive Runtime Bounds for Continuous, Local Gathering of Mobile Robots. Proc. of the 24th ACM Symposium on Parallelism in Algorithms and Architectures (SPAA), ACM Int. Conf. Proc. Series, S. 18-26, 2012
  B. Kempkes, P. Kling, F. Meyer auf der Heide
  
• Scalable and Flexible Vision-Based Multi-Robot Tracking System. Proc. of the IEEE Int. Symposium on Intelligent Control (ISIc), pp. 19, -24, Multi-Conference on Systems and Control, IEEE, 2012
  A. Tanoto, H. Li, U. Rückert, J. Sitte
  
• Swarm Robotic Time Synchronization for Object Tracking. Higuera-Toledano, Brinkschulte, Rettberg (Hrsg.) Self-Organization in Embedded Real-Time Systems, S. 75 - 92. Springer Verlag 2012
  Y. Khaluf, E. Mathews, F. Rammig
  
• Towards Modeling Reconfiguration in Hierarchical Component Architectures. 15th ACM SigSoft Int. Symposium on Component-Based Software Engineering (CBSE 2012), 2012
  C. Heinzemann, C. Priesterjahn, S. Becker