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13.01.1984 - 

Neuentwicklung einer Robotersteuerung oft zu aufwendig:

Pearl als Ausgangssprache für Robbies

STUTTGART (pi) - Die spezielle deutsche Prozeßrechnersprache "Pearl" prüfte jetzt das Fraunhofer Institut für Informations- und Datenverarbeitung IITB aus Karlsruhe anhand eines konkreten Industrieprojektes. Der folgende Beitrag des Stuttgarter Pearl-Vereins e. V. befaßt sich mit den Ergebnissen der Untersuchung und den Möglichkeiten. diese Sprache für die Bewegungssteuerung eines Industrieroboters einzusetzen.

Mit zunehmenden Ansprüchen an den Einsatz von Robotern und deren Integration in größere industrielle Prozesse reichen die meisten heute gebräuchlichen Sprachen für die Bewegungsprogrammierung (Programmentwicklung im Teach-in-Modus und Implementierung unter einem Assembler-Ablaufsystem) nicht aus oder arbeiten zumindest nicht effizient genug. Neben der Entwicklung neuer benutzerorientierter Sprachen, die sehr viel Aufwand und Zeit erfordern, sollte die ungleich einfachere Erweiterung geeigneter höherer Programmiersprachen zunehmend in die Überlegungen einbezogen werden. Vereinzelt ist dies bereits mit den Sprachen Algol, Basic. PL/1 und Pascal geschehen.

Die Programmiersprache "Pearl" (Process and Experiment Automation Realtime Languages) erfüllt bereits ohne Erweiterung und Modifikation viele Anforderungen, die an eine moderne Roboterprogrammiersprache zu stellen sind, wie Ablaufeffizienz, geringer Speicherplatzbedarf des Codes und eine einfache Handhabung durch Prozeßingenieure ohne tiefgehende EDV-Kenntnisse.

Alle notwendigen Elemente von Bewegungsprogrammiersprachen für Roboter sind in dieser Sprache leicht zu realisieren beziehungsweise standardmäßig enthalten. Das gilt für die Datentypen, für die Ergänzung von geometrischen Operatoren unter Nutzung der Operator-Definition (Erzeugung von entsprechenden Prozeduren, die Ablage in einer Geometrie-Anweisungs-Bibliothek und Aufruf über die definierten Operatoren) und für die Bewegungsanweisung, die auch Angaben über Geschwindigkeit, Beschleunigung, Interpolationsart, Zeitdauer oder Genauigkeit enthalten müssen. Es trifft auch für die Anweisung an die Greifer zu, die bei praktisch allen Sprachen für komplizierte Werkzeuge über Prozeduren erstellt werden müssen, während die Sensoranweisungen mit den Sprachmitteln von Pearl zu implementieren sind.

Multitasking und Interrupt-Verarbeitung für parallele, zyklische und ereignisgesteuerte Programmteile, wie sie bei sensorgesteuerten Robotern meist notwendig sind, sind in Pearl von vornherein enthalten. Darin liegt eine der Stärken gegenüber den typischen Robotersprachen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Ablaufeffizienz, die bei entsprechender Implementation der Prozeduren für nicht enthaltene Sprachelemente ausreichend hoch ist. Wenn Pearl als höhere Bewegungs-Programmiersprache offline eingesetzt und dann in eine universelle Zwischensprache für Roboter übersetzt wird, lassen sich die Zeitverluste gering halten. Wenn man den Pearl-Code direkt in den Steuerungsrechner implementiert, können die Unterprogramme auch als schnelle Laufzeitroutinen realisiert werden. Bei der IITB-Anwendung wurden Laufzeiten errechnet, die nur 30 Prozent über denen von Assembler-Programmen lagen.

Als Fazit eines Sprachvergleichs und der praktischen Erfahrungen in einem Projekt "Roboter als Werkzeugmaschine" kann Pearl als geeignete Ausgangssprache für die Bewegungsprogrammierung von Robotern gelten. Das Ergänzen spezieller Pearl-Anwendungs- und -Unterprogramme für den Einsatzfall Roboterprogrammierung ist mit Sicherheit einfacher und schneller möglich, als die komplette Neuentwicklung einer spezifischen Robotersprache. Für das erste Programm zur Robotersteuerung im IITB wurde nur ein Mannjahr aufgewendet.

Das Projekt besteht auf der Hardware-Seite aus drei Prozeßrechnern (Bahnrechner, Führungsrechner und Regelrechner) auf der Basis Intel 3000, die durch Lichtwellenleiter verbunden sind und über eine Siemens 310 als Laderechner gesteuert werden. Zum Einsatz kommt der Pearl-Compiler der Firma Werum, Lüneburg.

Entscheidende Rolle bei der Wahl der Sprachen dürfte in Zukunft die Tatsache spielen, daß Roboter in zunehmendem Maße in komplette Automatisierungssysteme integriert werden, also mit anderen Prozeßrechnern eng zusammenarbeiten. Spezielle Roboter-Sprachen sind indes nicht in der Lage, übergreifende Anwendungen (Prozeßsteuerung Dateiverwaltung, Dokumentation und Rechnerkoppelung) zu realisieren.