Hardware- und Softwareplattform für mobile Arbeitsmaschinen - POVOS; Teilvorhaben: Sensorerweiterung mit ROS2 Schnittstelle und Integration in den Demonstrator

Abstract

Dieser Abschlussbericht dokumentiert den Beitrag der Robert Bosch GmbH zum Verbundprojekt POVOS (Professional Operating Vehicle Operating System), das im Rahmen des BMWK-Programms "Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien" gefördert wurde. Ziel des Gesamtprojekts war die Entwicklung einer innovativen, anwendungsübergreifenden Automatisierungsplattform (offene Hardware- und Software-Architektur) für mobile Arbeitsmaschinen, um die Implementierung von Assistenzsystemen sowie autonomen Fahrfunktionen zu beschleunigen. Bosch fokussierte sich im Rahmen seines Teilvorhabens auf die Sensorerweiterung mit einer ROS2-Schnittstelle und die Integration eines hochpräzisen Inertialsensors (IMU - Inertial Measurement Unit) in den Demonstrator. Da hochpräzise Positionsbestimmungen im Off-Highway-Bereich eine erweiterte Sensorik erfordern, wurde die bestehende, redundante 6D-Automotive-MEMS-Sensorik (Produktlinie MMP) von Bosch für mobile Arbeitsmaschinen weiterentwickelt. Zu den Hauptergebnissen gehören:

Die erfolgreiche Entwicklung und Bereitstellung eines prototypischen ROS2-Treibers (/BOSCH_IMU), der die CAN-Signale des Sensors direkt in ROS2-Topics überführt. Der Entwurf einer redundanten Sicherheitsarchitektur nach dem etablierten 1-aus-2-Prinzip (1oo2) der Norm IEC 61508 zur Gewährleistung der funktionalen Sicherheit und Verfügbarkeit über ein dediziertes ROS2-Überwachungsmodul (Voter-Konzept). Die erfolgreiche Erprobung der Sensoren in rauen Umgebungen (u.a. bei einer Messkampagne in einem Steinbruch in der Steiermark).

Die prototypische ROS2-Anbindung senkt die Eintrittsbarriere für Kunden im preissensiblen Off-Highway-Sektor erheblich (Integrationszeit unter zwei Stunden) und eröffnet neue Verwertungspotenziale in verwandten Bereichen wie der Forstwirtschaft, Logistik und industriellen Robotik. This final report documents the contribution made by Robert Bosch GmbH to the POVOS (Professional Operating Vehicle Operating System) joint project, which was funded as part of the BMWK "New Vehicle and System Technologies" program. The aim of the overall project was to develop an innovative, cross-application automation platform (open hardware and software architecture) for mobile work machines, to accelerate the implementation of assistance systems and autonomous driving functions. As part of its sub-project, Bosch focused on expanding the sensor with a ROS2 interface and integrating a high-precision inertial measurement unit (IMU) into the demonstrator. As high-precision position determinations in the off-highway sector require advanced sensors, the existing, redundant 6D automotive MEMS sensors (MMP product line) from Bosch have been further developed for mobile work machines. The main results include:

Successful development and provision of a prototype ROS2 driver (/BOSCH_imu) that converts the CAN signals from the sensor directly into the ROS2 topic The design of a redundant safety architecture according to the established 1-off-2-principle (1 oo2) of the IEC 61508 standard to ensure functional safety and availability via a dedicated ROS2 monitoring module (voting concept). Successful testing of the sensors in harsh environments (e.g. during a measurement campaign in a quarry in Styria)

The prototype ROS2 connection significantly lowers the entry barrier for customers in the price-sensitive off-highway sector (integration time less than two hours) and opens up new potential for recycling in related areas such as forestry, Logistics and industrial robotics.