Prof. Dr. Edgar Nett

Chair leader

Otto-von-Guericke-University Magdeburg Institute for Distributed Systems Universitätsplatz 2 D-39106 Magdeburg Building 29, Room 324 Phone: (+49) 0391-67-58345 Fax: (+49) 0391-67-11161 nett[at]ivs.cs.ovgu.de

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Adaptive Echtzeit-Bildverarbeitung in der Teamrobotik

Project developmentFelix Penzlin
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term01.01.2011 - 31.12.2013

Dort wo Roboter mit der Umwelt interagieren ist nicht nur die Korrektheit von Berechnungsergebnissen, sondern auch das rechtzeitige Vorliegen dieser notwendig. Nur so können richtige Entscheidungen getroffen werden. Lässt sich für eine Berechnung die maximale Ausführungszeit (worst-case-Laufzeit) bestimmen, kann diese als Grundlage für eine zeitliche Planung der Berechnungsaufgaben herangezogen werden. Viele Algorithmen hängen aber in ihrer Laufzeit stark von den Eingabedaten ab und die übliche Ausführungsdauer ist deutlich geringer als die worst-case-Laufzeit. Oft ist es überhaupt nur eingeschränkt möglich, Aussagen über die worst-case-Laufzeit zu treffen. Ziel dieses Projektes ist es, auch solche Algorithmen für Anwendungen mit Echtzeitanforderungen nutzbar zu machen. 
Üblicherweise liefert ein Algorithmus erst am Ende seiner Laufzeit ein Ergebnis. Unter der Annahme, dass ein ungenaues Ergebnis besser ist als gar kein Ergebnis, werden im Rahmen dieses Projekts Algorithmen angepasst und entwickelt, so dass sie bereits nach kurzer Zeit ein erstes gültiges Ergebnis liefern und dieses dann immer weiter verbessern. Droht eine Überschreitung der Zeitschranke bevor der Algorithmus beendet ist, erfolgt ein Abbruch wobei dennoch ein gültiges Ergebnis bereit gestellt wird. Zusätzliche Rechenzeit wird gegen eine höhere Qualität des Ergebnisses getauscht. Der Fokus liegt auf Anwendungen der mobilen Robotik. Es wird daher insbesondere untersucht, wie sich der Ansatz auf besonders rechenintensive Aufgaben mit großer Laufzeitvarianz, wie die Bildverarbeitung, anwenden lässt.

ADOORATA - A Distributed Object-Oriented Architecture for Real-Time-Automation

Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingSonstige
Project term01.01.1998 - 01.01.2001

The main goal of this joint work is to define a framework that enables designers to specify, verify, and execute real-time distributed object-oriented systems with end-to-end timing constraints guarantees. It aims to reduce the existing gap between design tools and runtime environments. As a first result of this cooperation an integration of the SIMOO-RT environment and MagicZoom monitoring tool was conducted.

Anwendungsanpassbare deterministische Ausführungsplattform für parallele/verteilte mechatronische Programme / LIST

Project developmentGuido Domnick
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingLand (Sachsen-Anhalt)
Project term01.07.2002 - 30.06.2005

Eine im LIST-Verbundprojekt (Landesinnovationsstrategie) betrachtete Werkzeugmaschine basiert auf einer Kombination von Magnetschwebe- und Direktantriebstechnik. Sie realisiert die feste oder angepasste kontinuierliche Positionierung von Werkstücken zu Bearbeitungssystemen (Fräsen, Bohren, Lasern usw.).Die Steuerungs- und Regelprogramme dieser Werkzeugmaschine werden über mehrere Rechner verteilt. Dabei muss die Kommunikation echtzeitfähig zwischen den Prozessen der Anwendungsprogramme bewerkstelligt werden. Das DAME-Vorhaben bildet ein Teilprojektdes LIST-Verbundprojektes. Die Aufgabe des DAME-Vorhabens ist es, eine portable deterministische Laufzeitplattform zu entwickeln.Die Interprozesskommunikation soll auf Basis von Fernaufrufen erfolgen. Die client- und server-seitigen Fernaufrufstümpfe sollen automatisch von einem Generator erzeugt werden. Hierzu soll die Stumpfgenerierung durch einen Aspektweber (PUMA) auf Basis von Aspektprogrammen erfolgen und nicht, wie sonst üblich, durch Stumpfgeneratoren wie sie etwa für CORBA oder DCOM bekannt sind.

Application Engineering

Project developmentDaniel Mahrenholz, Georg Lukas, Svilen Ivanov
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingIndustrie
Project term01.07.2005 - 31.12.2006

The Henkel data network connects about 500 international sites and provides the backbone for several business-critical applications like SAP or Lotus Notes. It is increasingly used to run web-based applications to opitimize internal business processes. Due to the importance of the network and the high costs related to its operation it is essential to predict and evaluate the implications of any modification to avoid problems and additional costs. To do such a prediction, a combination of application measurement, simulation, and emulation is used. In cooperation with the company rt-solutions.de , the aim of this project is to develop a process to map the current network state as well as the behavior of all applications to a simulation model. This model will then be used to study the implications of of any changes, e.g. the roll-out of a new application that has been measured before. The results of this simulation will then be used to make administrative or business descisions.

Demonstrator Telerobotik

Project developmentTimo Lindhorst, Georg Lukas
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term01.04.2008 - 31.12.2012

Viele Projekte des Lehrstuhls beschäftigen sich mit der Zuverlässigkeit und der Bereitstellung von QoS-Garantien in verteilten Systemen, insbesondere in drahtlosen Netzen. Die Notwendigkeit solcher Forschungsarbeiten ergibt sich aus verschiedenen Anwendungsszenarien. Ein Beispiel eines solchen Szenarios ist die Telerobotik: Um einen mobilen Roboter innerhalb eines großen Gebietes fernsteuern zu können, ist ein zuverlässiges Funknetz erforderlich, das eine Kommunikation in Echtzeit ermöglicht.

Durch die Realiesierung dieses Szenarios als Demonstrator, sind wir zum einen in der Lage, die Notwendigkeit unserer Forschungsarbeit anschaulich zu motivieren und können zum anderen die erzielten Erfolge ausdrucksvoll präsentieren. Besonders auf Messen wirkt die Umsetzung dieses Szenarios anziehend und überzeugend auf das Publikum. Auch in diversen Veröffentlichungen kann eine auf diesen Demonstrator basierende Fallstudie die quantitativen Evaluierungsergebnisse qualitativ ergänzen.

Dienstgütegarantien für darahtlose Mesh-Netzwerke

Project developmentAndré Herms
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term08.08.2005 - 30.11.2008

Drahlose Mesh-Netzwerke erlauben die einfache und kostengünstige Vernetzung. Grundlage bildet der Wireless LAN Standard (WiFi) mit entsprechenden Modifikationen. Die existierenden Lösungen bieten eine Kommunikation auf Best-Effort-Basis an, d.h. es gibt keine Zusicherungen für die Auslieferung von Daten. Dies ist insbesondere problematisch für Anwendungen wie Internet-Telefonie oder Multimedia-Übertragung. Durch Bereitstellung von Dienstgütegarantien sollen die Verwendbarkeit derartiger Applikationen verbessert werden.

"Double Step" - a mentoring-program for girls and young women

Project developmentManuela Kanneberg
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingLand (Sachsen-Anhalt)
Project term01.10.2003 - 31.12.2006

"Double Step" is a mentoring-program for girls and young women. This program aims to motivate girls and young women to get interested in future-oriented majors and jobs as early as possible. Nationalwide so called "Girls-Technik-Clubs" are set off and accompanied by conceptional and didactical techniques. The girls and their mentors are able to experience and arrange engineering together so the girls can benefit from their mentors" experience and get an idea of their personal future job or life. This project consists of two steps in which pupils as well as students, alumni and young entrants can participate. The internet platform "future jobs for girls" (www.fujogi.de) introduces exciting and future-oriented jobs to young girls.

Wireless Mesh Network Infrastructure for QoS Applications

Project developmentGeorg Lukas
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term01.03.2007 - 29.02.2012

Wireless Mesh Networks (WMNs) provide a flexible network backbone for big industrial sites and factory plants. However, to provide the real-time guarantees required for industrial applications, a WMN has to be adapted on different levels. Reliability measures are taken on several layers and augmented by cross-Layer communication to ensure wireless communication without failures.

ego-tech-on : technology-oriented entrepreneurship as a career perspective

Project developmentKanneberg, Manuela und Zöllner, Christian
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingLand (Sachsen-Anhalt)
Websitehttp://egotechon.cs.ovgu.de
Project term01.03.2011 - 28.02.2014

Der Fokus des beantragten Projektes "ego tech on" liegt in der Motivierung und Sensibilisierung von Jugendlichen für Unternehmensgründungen im MINT-Bereich und hier besonders im Bereich Informatik und Technik. Das Projekt setzt im schulischen Bereich an, um bereits während der Schulphase unternehmerische Leitbilder zu vermitteln. Technikinteressierten Schülerinnen und Schülern soll als persönliche Zukunftsperspektive die Gründung eines eigenen technologie-orientierten Unternehmens nahe gebracht werden, damit sie es von vornherein in ihrer Berufsorientierungsphase als Perspektive berücksichtigen können. Die im Projekt ego-tech-on zu entwickelnden Module und Konzepte finden Anwendung in Entrepreneur Workshops, Technologie Camps und einem projektbegleitenden Internet-Portal. Mit diesem Qualifizierungsprogramm, einer kontinuierlichen Beratung und Wettbewerbsteilnahmen sollen die Teilnehmer an ego-tech-on nachhaltig für eine zukünftige unternehmerische Tätigkeit in Sachsen-Anhalt gewonnen werden.

Eine Publisher/Subscriber-basierte Middleware mit Dienstgüte-Garantien zur Unterstützung kooperativer Anwendungen

Project developmentDaniel Mahrenholz, Spiro Trikaliotis, André Herms
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingDFG
Project term01.10.2002 - 31.12.2006

Mobile Geräte mit ihren Nahbereichsfunktechniken, sogenannte WPANs (Wireless Personal Area Networks) und WLANs (Wireless Local Area Networks), wie sie beispielsweise Bluetooth mit 1 Mbit/s, IEEE 802.11 und HIPERLAN mit bis zu 54 Mbit/s darstellen, bieten schon heute eine größere Gesamtkapazität als die bestehenden (GSM-) Mobilfunknetze. Dieser Vorsprung wird sich in der Zukunft, trotz UMTS, eher ausbauen. Allerdings sind die einzelnen Netze lokal eng begrenzt, hochdynamisch und unstrukturiert. Um sie als Teil einer größeren Infrastruktur benutzen zu können, müssen sie als dynamische Multihop-Netzwerke betrieben werden. Ziel des Projektes ist es , eine Umgebung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, für Anwendungen nicht-funktionale Eigenschaften wie Rechtzeitigkeit und Fehlertoleranz in heterogenen Multihop-Funknetzwerken garantieren zu können. Dabei kann die Heterogenität sowohl darin bestehen, dass verschiedene Funknetzwerktypen (beispielsweise Bluetooth und IEEE 802.11b "WiFi") benutzt werden, als auch darin, dass die einzelnen Teilnehmer bezüglich Gerätetyp und Rechenleistung stark differieren. Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, dass durch die eingeschränkten Sendebereiche Teilnetze entstehen, so dass sich einzelne Paare von Knoten ohne Routing nicht erreichen könnten.

Development of an interactive presentation scenario for remotly controlled robots

Project developmentManuela Kanneberg
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingIndustrie
Project term26.10.2007 - 31.12.2008

Für Präsentationszwecke zu verschiedenen Events oder Fachmessen soll ein interaktives Szenario mit mobilen Robotern entwickelt werden. Auf einer Aktionsfläche sollen die Besucher per Fernsteuerung in das Roboterszenario eingreifen können. Über einen PC erfolgt außerdem eine Kommunikation mit Robotern und Sensoren, um ereignisgesteuert Sound- oder Lichteffekte zu erzeugen. Das Szenario kann sowohl autonom ablaufen als auch in Form eines Zuschauerwettbewerbs durch Fernbedienung eines oder mehrerer Roboter (wireless via Bluetooth).

Isochrones WLAN für Echtzeit-Anwendungen in der industriellen Automation

Project developmentHenning Trsek, inIT ¿ Institut Industrial IT, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Lemgo
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term09.01.2009 - 31.12.2013

Drahtlose Technologien werden zunehmend in dem Bereich der industriellen Automation eingesetzt. Hierfür verantwortlich sind Anwendungen, die ein großes Maß an Mobilität erfordern, aber auch eine gesteigerte Flexibilität und die damit einhergehende Kostenersparnis. Eine Vielzahl von Anwendungen, wie z.B. drahtlose Antriebssteuerungen, können jedoch aufgrund ihrer hohen Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit der Datenkommunikation noch nicht realisiert werden. In diesem Projekt wird daher ein isochrones WLAN für echtzeit-kritische Kommunikation in Anwendungen der industriellen Automation realisiert, welches sich u.a. durch die erforderliche Zuverlässigkeit und den notwendigen Determinismus auszeichnet. Um die geforderten Eigenschaften zu erfüllen, werden neue Verfahren und Protokolle für den Medienzugriff erforscht, entwickelt und bewertet. Außerdem werden verschiedene Aspekte der Bereiche Uhrensynchronisation in drahtlosen Netzen und effektive Planungsalgorithmen für WLANs betrachtet.

Lernen und Forschen mit Robotern

Project developmentManuela Kanneberg
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingIndustrie
Project term01.01.2008 - 31.12.2010

Die informationstechnischen Systeme werden täglich komplexer und dem muss auch die Technikausbildung mit neuen anwendungsorientierten Ansätzen Rechnung tragen. Roboter besitzen offenbar eine besondere Attraktivität, um an Themen aus  Informatik und Mechatronik heranzuführen. Ausgangspunkt des Forschungsprojektes  ist die Hypothese : Roboter als Lernmittel machen Programmierung ¿begreifbar¿, erfordern interdisziplinäres Arbeiten und fördern die Sozialkompetenz. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung von Konzepten und Didaktikmaterialien für das innovative Lehrmittel ¿mobile autonome Roboter¿.  Ein Schwerpunkt liegt in der Identifikation spezifischer Inhalte für verschiedene Zielgruppen. Die Evaluation und Qualitätssicherung der Lehrkonzepte erfolgt  in enger Kooperation und Vernetzung mit Multiplikatoren und Partnern in der Praxis. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern werden vor allem Lehr-Lern-Arrangements erprobt, die gleichzeitig die Vermittlung fachlicher und sozialer Kompetenzen ermöglichen. Das Projekt richtet sich auch an engagierte Lehrende und Multiplikatoren in der technischen Ausbildung, die  Roboter als innovatives Lehrmittel für fächerübergreifende Technikbildung in Schule, beruflicher Lehre und Hochschule nachhaltig etablieren möchten.

Middleware for cooperative mobile robots

Project developmentStefan Schemmer, Martin Gergeleit, Thomas Ihme
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingDFG
Project term01.07.2001 - 30.06.2003

In this project, a middleware especially suited for the cooperation of mobile robots is developed. This middleware constitutes a layer that handles the communication, which is necessary for cooperation, and integrates the heterogeneous components of the overall system. Furthermore, it does this in such a way that the necessary real-time and fault-tolerance requirements are observed. As the considered systems are mobile, the first step towards such a middleware must be to provide an efficient communication on a wireless medium. Starting from first promising results gained with the IEEE 802.11 Standard technology, our approach is to solve this problem by developing fault-tolerant real-time group communication protocols. For the evaluation of the applied methods and their implementation, a distributed sensor fusion will be used as a representative application. For this purpose, the pre-processed signals of the different sensors, such as laserscanner, camera, or odometry, will be communicated among the team members and fusioned to a higher-level information. Further steps in the design of the middleware are to support the specification of Quality of Service parameters (such as fault-tolerance and timeliness) in the specification of components, to guarantee that such non-functional properties are observed in the concrete runtime environment, and, basing on this, the development of a general framework for the modeling and integration of the components of mobile robots.

Modellierung komplexer Prozesse in verteilten Systemen durch Methoden des Data-Minings

Project developmentTimo Lindhorst, Henrik Grosskreutz
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term01.04.2009 - 31.03.2014

Die Zuverlässigkeit ist ein kritischer Aspekt bei dem Entwurf verteilter Systeme, der häufig über ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Applikationsszenarien entscheidet. Aufgrund der vielschichtigen, komplexen Architektur sind einzelne Zusammenhänge in solchen Systemen nicht trivial zu erfassen. Selbst mit umfangreichem Expertenwissen ist die Zuordnung einer Ursache zu einem bestimmten Fehlerverhalten nicht immer möglich.
In diesem Projekt wird untersucht, in welcher Weise Methoden des Data-Minings verwendet werden können, um komplexe Prozesse in verteilten Systemen zu modellieren. Anhand der Modelle sollen bevorstehende Fehlerzustände und entsprechende Gegenmaßnahmen identifiziert werden, um so einen Systemausfall zu verhindern. In einem weiteren Schritt wird eine adaptive Anpassung der generierten Modelle an eine dynamische Umgebung angestrebt.

NEST - Networked Embedded Software Technology

Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingSonstige
Project term01.09.2001 - 31.12.2003

The project is aimed to establish a middleware architecture and prototype that enable large-scale networked embedded computing application developers to assure in cost-effective manners that their application products possess sufficient degrees of three desirable properties, timeliness, fault-tolerance, and security, under variable conditions of functional load, node failures, and network topology. One of the new fundamental design paradigms being explored here is the time-based coordination of distributed actions that is provided by the TMO concept of Prof. K. Kim"s research team at UC Irvine.

Planung von Funkabdeckung für Infrastrukturen drahtloser Netze

Project developmentSvilen Ivanov
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingIndustrie
Project partnerrt-solutions.de GmbH Köln, Phoenix Contact GmbH & Co. KG Blomberg
Project term01.12.2006 - 30.11.2007

In diesem Projekt wird für einen großen Hersteller industrieller Netzwerkkomponenten ein Tool zur Planung von Funkausleuchtungen entwickelt. Die von diesem Hersteller produzierten Funkkomponenten werden für den Aufbau drahtloser IT-Infrastrukturen (WLAN und Bluetooth) für die Automatisierung und Logistik verwendet. Eine möglichst optimale Vorabplanung, die mit einem Minimum an Kosten eine qualitätsadäquate Kommunikationsinfrastruktur liefert, ist dabei von großer Bedeutung. In Zusammenarbeit mit der Firma rt-solutions.de werden deshalb in diesem Projekt Verfahren und Werkzeuge entwickelt, die für jede spezifisch vorgegebene Infrastrukturtopologie einen Einsatzplan für alle Funkkomponenten entwirft, der unter Berücksichtigung der einzuhaltenden Parameter (Qualitätsanforderung, Kosten) eine optimale Funkabdeckung gewährleistet. Dazu werden Verfahren für die Modellierung der Radiowellenausbreitung und für die Berücksichtigung von Referenzmessungen in der realen Umgebung eingesetzt. Auf dieser Basis wird es für einen Nutzer möglich, die erforderlichen Komponenten und deren Positionen so zu bestimmen, dass die Qualitätsanforderungen durch die simulierte Funkabdeckung und durch die reale Funkabdeckung erfüllt werden, sofern reale Umgebung und Modell der Umgebung hinreichend gut übereinstimmen.

Roberta-girls discover robots

Project developmentManuela Kanneberg
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeDrittmittelprojekt
FinancingBund
Project term01.01.2003 - 31.10.2005

The project "Roberta - girls discover robots" uses the fascination of robots and their development to convey knowledge about engineering and computer science in an exciting way to pupils, in particular to female pupils.Before holding Roberta robot courses tutors are trained. Teaching materials were developed to support tutors. To assure attractiveness and quality of courses and materials both are evaluated by the University of Bremen. A national network of regional Roberta centres - one centre here in Magdeburg - is being established to support tutors locally, to ensure nation-wide exchange of experience, and to disseminate the results of the project.

Wireless Mesh Network Testbed

Project developmentGeorg Lukas, Timo Lindhorst
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typeHaushaltsprojekt
FinancingHaushalt
Project term01.03.2007 - 28.02.2012

Wireless Mesh Networks provide a flexible network backbone for large industrial plants. The communication is controlled by a mesh routing protocol, When developing such protocols, it is very important to test and evaluate the implementation under realistic conditions. For this reason, a testbed consisting of many stationary and mobile mesh participants is operated in the faculty building. This testbed is used to evaluate the performance of routing protocols and their extensions, as well as for demonstration of the developed protocols.

Zuverlässige Funkabdeckung von Drahtlosen Netzen in Dynamischen Umgebungen

Project developmentSvilen Ivanov
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project typePromotion
FinancingDAAD
Project term01.07.2008 - 31.12.2010

Drahtlose Mesh-Netze sind eine Art Infrastrukturnetze wo das Netzwerk-Backbone statt drahtgebunden drahtlos multi-hop ist, und die mobile Stationen statt eine Verbindung mehrere Verbindungen zum Netzwerk-Backbone haben. Damit bieten Mesh-Netze mehr Flexibilität und mehr Ausfallsicherheit im Vergleich zu klassischen Infrastrukturnetzen.

Wenn Mesh-Netze in dynamischen Umgebungen (z.B. Produktion, Logistik) eingesetzt werden, können Änderungen der Umgebung (z.B. neue Hindernisse) die Funkkommunikation stören. Dies betrifft nicht nur, wie in klassischen Infrastrukturnetzen, die Kommunikation zwischen mobile Station und Basis-Station, sondern auch die multi-hop Kommunikation innerhalb des Backbones und damit das gesamte Netzwerk.

In diesem Projekt werden Verfahren für zuverlässige Funkabdeckung in drahtlosen Mesh-Netzen entwickelt. Für die Entdeckung von Störfällen werden Verfahren für Modellierung der Radiowellenausbreitung und Anpassung an der Realität durch Referenzmessungen und Lokalisierung entwickelt. Für die Wiederherstellung der zuverlässigen Kommunikation werden Optimierungsverfahren entwickelt, die mit einem Minimum an Kosten eine qualitätsadäquate Kommunikationsinfrastruktur liefern. Teile der entwickelten Verfahren lösen jeweilige Probleme in klassischen Infrastrukturnetzen und werden in das EU-Forschungsprojekt flexWARE eingesetzt.

Großgeräteantrag MoCoRo Plattform für Mobile kooperative Robotik

Project developmentZug, Sebastian, Engelhardt, Frank, Kanneberg, Manuela
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project term01.10.2013 - 30.09.2016

Das Projekt wurde gemeinsam mit Prof. Dr. J. Kaiser beantragt.
Flexible Produktionssysteme, kooperative Exploration und das koordinierte autonome Fahren  erfordern Forschungsarbeiten auf den dafür zentralen Gebieten der zuverlässigen drahtlosen Kommunikation, der adaptiven und echtzeitfähigen Bildverarbeitung und Sensorfusion, der modellbasierte Regelung aufgrund einer geeigneten Umgebungsmodellierung  und der entsprechenden Systemsoftware (Middleware), die eine einfache Programmierung dieser Anwendungen und Definition nicht-funktionaler Qualitätseigenschaften unterstützt. Um die Forschungen experimentell untermauern zu können und eine realitätsnahe Bewertung und Validierung der Forschungsergebnisse zu ermöglichen, ist eine modular und kooperativ aufgebaute Roboterplattform, notwendig, in der sich mobile Komponenten mit unterschiedlichen Fähigkeiten  zu einer Einheit konfigurieren, die auf das jeweilige Applikationsszenario speziell zugeschnitten ist. Anpassbarkeit und Ausfallsicherheit sind dabei primäre Ziele. Die Aufgaben sollen durch eine mit Sensorik instrumentierte Umgebung unterstützt werden, wie sie in der industriellen Automatisierung oder zukünftig auch in automotiven Anwendungen erwartet werden kann.

Wireless Mesh Network Testbed

Project developmentTimo Lindhorst
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project term01.01.2013 - 31.03.2015

Wireless Mesh Networks provide a flexible network backbone for large industrial plants. The communication is controlled by a mesh routing protocol, When developing such protocols, it is very important to test and evaluate the implementation under realistic conditions. For this reason, a testbed consisting of many stationary and mobile mesh participants is operated in the faculty building. This testbed is used to evaluate the performance of routing protocols and their extensions, as well as for demonstration of the developed protocols.

Mobilität in industriellen drahtlosen Mesh-Netzwerken

Project developmentTimo Lindhorst
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project term01.04.2014 - 31.12.2015

Die vierte industrielle Revolution vollzieht einen Paradigmenwechsel von zentral koordinierten Fertigunssystemen hin zu dezentralen Systemen intelligenter, vernetzter Komponenten. Statt starrer Anlagen werden zunehmend mobile Teilsysteme kombiniert um einen flexiblen, adaptiven und selbst-optimierenden Produktionsprozess zu gewährleisten.  Die angestrebte Flexibilität erfordert den Einsatz von Kommunikationssystemen, die sich den Bedingungen und Anforderungen der jeweiligen industriellen Anwendung anpassen und dabei die für diese Anwendungsklasse typischen hohen Dienstgüte-Anforderungen einhalten. Insbesondere die Mobilität einzelner Stationen stellt dabei hohe Herausforderungen an das Kommunikationssystem.


In diesem Projekt werden drahtlose Mesh-Netzwerke verwendet und Konzepte und Mechanismen entwickelt und umgesetzt, die im speziellen für mobile Teilnehmer eine hohe Dienstgüte sicherstellen.  Dabei müssen auf allen Protokoll-Schichten des Netzwerks entsprechende Maßnahmen getroffen werden, um z.B. den Abbruch einzelner Verbindungen zu vermeiden oder den steigenden Ressourcenbedarf bei wachsender Entfernung zwischen mobilen Stationen vorherzusehen. Neben der Anwendung klassischer Verfahren der Fehlertoleranz werden dabei auch neuartige Ansätze verfolgt, wie die Generierung geeigneter Modelle durch Data-Mining.

Verteilte Verlässliche Software-Infrastruktur zur Kontrolle von Micro Air Vehicle-Schwärmen

Project developmentFrank Engelhardt
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project term01.12.2012 - 01.12.2015

Schwärmen von Micro Air Vehicles - also Flugroboter mit einem Gesamtgewicht unter 5kg - stehen in Zukunft viele Anwendungsmöglichkeiten offen. Allerdings sind derzeit noch viele  Probleme zu lösen. Insbesondere in Indoor-Umgebungen sind diese Systme sehr feheranfällig.  Ihre Koordinierung untereinander wird dort gerade aufgrund der Tatsache, dass sie ihre Position nur sehr schwer ohne externe Sensoren selbst bestimmen können, zur Zeit fast unmöglich gemacht. State-Of-The-Art-Lokalisierungssysteme, die dieses Problem mittels Onboard-Sensorik zu lösen versuchen, stützen sich auf Laserscanner oder Kameras; wobei letztere als zukunftssicherer gelten, da sie leichter und auch kostengünstiger sind.


Diese kamerabasierten Systeme liefern zwar teils hinreichend genaue Ergebnisse, allerdings sind auch sie fehleranfällig: Für einen längerfristigen Betrieb fehlt einerseits eine Möglichkeit, Tracking-Fehler sicher tolerieren zu können. Sie können zum zeitweisen Verlust der Lokalisierung führen, sodass das MAV im Blindflug operieren muss - was jedoch einer produktiven Anwendung im Wege steht. Im Sinne der Echtzeitdatenverarbeitung müssen hierbei Zeitschranken eingehalten werden, innerhalb derer die Lokalisierung gültige Ergebnisse liefern muss. Dies schließt eine Anforderungsanalyse ein, um solche Zeitschranken aus einer gegebenen Anwendung heraus abzuleiten, sowie die Konzeption von Maßnahmen, um diese dann auch einzuhalten. Weiterhin soll daraus ein Framework zur verlässlichen Koordinierung zwischen mehreren MAVs abgeleitet werden.

Isochrones WLAN für Echtzeit-Kommunikation in der industriellen Automation

Project developmentHenning Trsek
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project term01.01.2014 - 31.03.2015

Drahtlose Technologien werden zunehmend in dem Bereich der industriellen Automation eingesetzt. Hierfür verantwortlich sind Anwendungen, die ein großes Maß an Mobilität erfordern, aber auch eine gesteigerte Flexibilität und die damit einhergehende Kostenersparnis. Eine Vielzahl von Anwendungen, wie z.B. drahtlose Antriebssteuerungen, können jedoch aufgrund ihrer hohen Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit der Datenkommunikation noch nicht oder nur mit erheblichen Einschränkungen realisiert werden.

In diesem Projekt wird daher ein isochrones drahtloses Kommunikationssystem für echtzeit-kritische regelungstechnische Anwendungen der industriellen Automation realisiert. Hierbei wird insbesondere die Integration des drahtlosen Systems in bestehende Echtzeit-Ethernet Netzwerke berücksichtigt. Um die geforderten Eigenschaften zu erfüllen, werden neue Verfahren und Protokolle für den Medienzugriff erforscht und bewertet. Weiterhin wird die Ressourcenzuweisung in drahtlosen Netzen und die Etablierung einer globalen Zeitbasis im drahtlosen und drahtgebundenen Netz betrachtet.

Kommunikation von Sicherheitsrisiken in eingebetteten Systemen

Project developmentJana Fruth
Project directorProf. Dr. Edgar Nett
Project term01.09.2013 - 30.09.2016

Heutzutage werden immer mehr technische Systeme mit "Intelligenz", realisiert durch verbaute Mikrocontroller, ausgestattet. Das erlaubt die Realisierung von Funktionalitäten, die vor einigen Jahren nicht umsetzbar waren. Ein Beispiel sind moderne mobile Serviceroboter, die selbstständig in unbekannten Umgebungen navigieren können. Diese sogenannten "cyber-physischen Systeme" bestehen aus einem Echtzeitsystemteil und einem informationstechnischen Teil (IT).  Eine Herausforderung für die Gewährleistung der Systemsafety sind potentielle IT-Security-Risiken. Ein Beispiel ist die Manipulation von mobilen Robotern (z.B. Haushaltsrobotern) durch Schadcodes.  Dabei kann nicht nur die Funktion des Roboters beeinträchtigt werden, sondern auch Menschen in der näheren Umgebung durch Fehlfunktion des Roboters gefährdet sein.

Im Projekt werden Konzepte und Methoden zur Kommunikation von Sicherheitsrisiken ("Risikokommunikation") für Menschen in der Umgebung von cyber-physischen Systemen erforscht. Der Lösungansatz des Forschungsprojects soll dazu beitragen, Gefahren für den Menschen, ausgelöst durch Fehlfunktionen von cyber-physischen Systemen aufgrund von IT-Security-Angriffen, abzumildern oder zu verhindern.