Ein Teleoperation-Server für den Bremer Autonomen Rollstuhl

Betreuer

• Axel Lankenau
• Dr. Thomas Röfer

Gutachter

• Prof. Dr. Bernd Krieg-Brückner
• Dr. Thomas Röfer

Motivation und Ziel

Das Sicherheitskonzept des Bremer Autonomen Rollstuhls Rolland sieht eine modulare Softwarearchitektur vor, in der unterschiedliche Module die anstehenden Aufgabe lösen. Diese Module kommunizieren über ein echtzeitfähiges Netzwerk auf Ethernet-Basis miteinander. Es gibt sowohl Echtzeitmodule als auch nicht zeitkritische Anwendungen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde in einer Diplomarbeit (Lankenau und Meyer, 1997) ein Netzwerkprotokoll entwickelt, das mit Hilfe einer Multipuffer-Strategie in einem TDMA-Netz (Time Division Multiple Access, vgl. Tanenbaum) Kommunikation in Echtzeit ermöglicht. Eine Loopback-Implementierung liegt bereits vor. Dieses Netzwerkprotokoll soll nun erweitert und als "wirkliches" Netz implementiert werden, um die Funk-Ethernet-Kommunikation des Rollstuhl-Steuerrechners einerseits mit dem neu anzuschaffenden Bedienrechner und andererseits mit einem externen Rechner zur webbasierten Visualisierung von Logdaten, Sensorinformationen und aktuellen Statusberichten zu ermöglichen.

Ein Modul zur graphischen Darstellung (vorzugsweise in einem Webbrowser) der übertragenen Information ist ebenfalls zu entwerfen und zu implementieren. Neben der reinen Visualisierung soll dieses Modul auch prototypisch die Fernsteuerung des Rollstuhls über das Web ermöglichen, d.h. es muss eine Eingabemaske gestaltet werden, über die Kommandos in Form von Verhalten (Wandverfolgung links, etc.) abgesetzt werden können. Dabei ist die Aufteilung in Client (JAVA-Applet im Web-Browser, reines Interface, Kommunikation mit dem Server) und Server (C++-Programm, kommuniziert sowohl mit dem Netzwerk des Rollstuhls als auch mit dem Visualisierungsapplet) zu beachten.

Vorgehen

Nach einer Einarbeitungsphase ist von dem Diplomanden/der Diplomandin ein Expose über den geplanten Inhalt und den Aufbau der Arbeit vorzulegen und mit Betreuern und Prüfern abzustimmen. Anschließend wird die Arbeit angemeldet und ist innerhalb von sechs Monaten fertigzustellen. Folgende Punkte sind zu leisten:

• Erweiterung der bestehenden Netzwerkspezifikation
• Implementierung der Netzwerkfunktionalität für UNIX und Windows
• Entwurf des Teleoperation-Servers und des Web-Interfaces
• Implementierung und Test

Voraussetzungen

• Kenntnisse in Netzwerkprotokollen (Rechnernetze I)
• Programmierkenntnisse in C++ und evtl. JAVA
• Interesse an hardwarenaher Programmierung (Treiber)
• Interesse an Robotik

Vorhandene Ausstattung

• Rollstuhl mit Sensorik und Bordrechner
• 1 PC, diverse Sun-Workstations
• Microsoft Device Development Kit (für Echtzeitnetzwerk)

Literatur

• Lankenau, A., Meyer, O. (1997). Der Autonome Rollstuhl als Sicheres Eingebettetes System. Diplomarbeit. Universität Bremen. Siehe auch hier.
• Tanenbaum, A.S. (1992). Modern Operating Systems. Prentice Hall.