In der Entwicklung: fortgeschrittene Werkzeuge für intelligente Roboterschwärme
Seit seinem Start im Januar 2023 wurden im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SMARTEDGE(öffnet in neuem Fenster) Werkzeuge und Methoden entwickelt, die die Entwicklung von Edge-Intelligenz-Lösungen für reale Szenarien erleichtern. Das Projektteam nutzt Edge Computing und das Internet der Dinge zur Bewältigung von Herausforderungen und zur Optimierung von Prozessen sowie erprobt diese Methoden und Werkzeuge in intelligenten Fabriken, bei der Gesundheitsüberwachung, der Sicherheit im Straßenkreuzungsbereich, der Innovation in der Fertigung und der Fahrassistenz. Eines dieser Werkzeuge sind intelligente Schwarmnetze, die derzeit in einem Labor des SMARTEDGE-Projektkoordinators, dem Nationalen Interuniversitären Konsortium für Telekommunikation in Italien, entwickelt werden. In dem Labor, das eine Fabrikhalle bei Dell Technologies nachbildet, testen der Forschungsleiter Filippo Cugini und seine Kolleginnen und Kollegen ihre Software und Hardware an drei vernetzten Robotern. Ziel ist es, unter Einsatz von Edge-Intelligenz einen Roboterschwarm zu bilden und zu steuern. „Wir stellen einen Arbeitsbereich in der Fabrikhalle nach, damit wir genau verstehen können, was mit diesen autonomen Robotern geschieht“, erklärt Cugini in einer Pressemeldung(öffnet in neuem Fenster), die auf „EE Times Europe“ veröffentlicht wurde. „Wir können zum Beispiel durch das Labor gehen, und die Kameras der Roboter erkennen eine Person als Hindernis und halten sofort an.“ Der Forscher führt weiter aus, dass derartige Fabrikumgebungen starke Sicherheits- und dynamische Netzwerkfunktionen erfordern. „Wir müssen außerdem sicherstellen, dass ein Roboter, der behauptet, ein bestimmter Roboter zu sein, genau dieser Roboter ist“, fügt Cugini hinzu. „Dort gibt es viele Probleme.“ Diese Arbeit bildet die Vernetzungskomponente der SMARTEDGE-Forschung zur Entwicklung autonomer mobiler Roboterschwärme ab, die im Edge-Bereich kommunizieren und zusammenarbeiten können. Weitere Forschungsbereiche sind eine von den Projektpartnern Siemens, Dell Technologies und der Technischen Universität Berlin entwickelte Low-Code-Engineering-Toolchain für Edge-Intelligenz sowie vom Projektpartner Bosch entwickeltes fortgeschrittenes maschinelles Sehen. Ein weiterer Partner, Nvidia, hat zu den Projektbemühungen seine BlueField-2 Smart Network Interface Card, einen Hardware-Beschleuniger, beigesteuert.
Bessere Kommunikation, geringe Latenz
Cugini und sein Team haben außerdem eine Softwareschicht entwickelt, die die Kommunikation zwischen den Robotern verwaltet, wobei eine Sicherheitsüberprüfung durchgeführt und verhindert wird, dass Nachrichten abgefangen werden. Bei der Entwicklung wurden Latenzbeschränkungen berücksichtigt: „Nach ein paar Jahren Arbeit an dieser Sache können wir sagen, dass diese dünne Softwareschicht nicht wirklich viel zusätzliche Latenz [zu Schwarmnetzwerken] hinzufügt, und der Schwarm sich in viel weniger als einer Sekunde an Netzwerkänderungen anpassen kann“, fügt Cugini hinzu: „Die zusätzliche Latenzzeit, die wir hinzugefügt haben, um diese zusätzliche Sicherheit und Dynamik – und insgesamt die Netzwerkfähigkeit – zu ermöglichen, hängt stark von der zugrunde liegenden Hardware ab. Wenn wir einen einfachen Raspberry Pi nutzen, der ein paar Dutzend Euro kostet, liegt die Leistung auf dem Niveau eines Heim-WLAN-Netzwerks, aber wenn wir über eine leistungsstarke Nvidia-Datenverarbeitungseinheit verfügen, erreichen wir superschnelle 100 Gigabit pro Sekunde oder mehr.“ Bisher wurden nur Experimente mit bis zu zwanzig autonomen Robotern in einem Schwarm durchgeführt, aber, wie in der Pressemeldung berichtet, können es in Simulationen 1 000 sein. „Wir werden nie 1 000 Geräte sehen, die gleichzeitig in einer Fabrikhalle ein- und ausgehen, aber wir berücksichtigen auch Schwärme von Autos im Anwendungsfall des Projekts in der Automobilindustrie“, erklärt Cugini. In diesem Fall strebt das Team von SMARTEDGE (Semantic Low-code Programming Tools for Edge Intelligence) an, im Endeffekt rund 1 000 autonome Fahrzeuge in die kombinierten Praxis- und Simulationsstudien einzubeziehen. Weitere Informationen: Website des SMARTEDGE-Projekts(öffnet in neuem Fenster)
Schlüsselbegriffe
SMARTEDGE, Roboter, Schwarm, Edge-Intelligenz, Edge KI, Fabrik, Roboterschwarm