2.  THE CONTROL  DEVELOPMENT  METHODOLOGY

2.1  Objective and benefits 

The  CDM  (Putz  and  Man,  1992; Pntz  and  Elfving,  1992)  provides  principles  and  guidelines  for  the  design of open and  extendable  robot  control  systems  within a  simple  overall  structure,  using  unified and  unambiguous  terminology,  and  above  all  maintaining  traceability  between  solution- independent  requirements  and final realizations.

2.2  The Steps of  the  CDM 

The  CDM  defines  a  life-cycle  model  for  the  robot  control  system  (which  is  seen  as  part  of  a  larger  "robot  system").  Figure  1 illustrates  the  phases  and  steps  within this  life  cycle.  Guidelines  and  methods  are offered  in (Putz  and Mau,  1992)  for each of  these  phases,  but  special  attention has been devoted  to  the  initial steps  1 -  3. 

The first step  is  called activity  analysis.  Already,  the  initial  user  requirements  need  to  be  refined  in  a  systematic  (hierarchical)  structure.  The  proposed  output from  this step is a  so-called "activity  script",  a  semi-formal  and  fairly  detailed  prescription  of  the  process  which  has  to  be  automated  by  the  robot  system  (key  question:  "'FOR  WHAT  do  I  need  automation  and control  ?"). 

The next step and phase is  the  refined analysis  of  the  control  (sub)system  requirements.  This  has  to  take  all  the  different kinds  of requirements  into  account,  most  notably  functional  and  performance  requirements  (stating  WHAT control  functions  have  to  be  performed  HOW  WELL)  and  (especially  for  space applications)  operational  requirements.  The last  step  particularly emphasized  in the  CDM  is  the  control  system  architectural  design  which,  for  the  software  part,  coincides  with  the  well-known  S/W  architectural  design  phase.  Also,  control  hardware  and  human  control  operations  Cbrainware")  must be  "designed" to  the  same  level  in  this  step.  As  opposed  to  the  preceding  requirements  analysis  phase,  design  starts  to  say  HOW the required  functions  are going  to be realized.  This  involves  the  specific  processors,  bus  systems,  real-time  operating  system  services,  algorithms,  software  communication  schemes,  operational  procedures,  etc. 

The  remaining  steps  after  architectural  design  are  the  "conventional"  detailed  design  and  production/procurement  (of  control  hardware  and  software),  integration  and  testing  of  these  parts  to  make the  control  system,  and finally integration and  testing  of the  control  system  into  the  overall  robot  system.  This  is  by  no  means  underestimated,  but  from  its  principles  is  so  well  known  that  it  is  not  discussed any  further here.  For each  step, the  CDM offers support  in the form of  generic  architectural  schemes  (reference  models),  guidelines  on  their  use,  and  even  computer-based  tool  assistance.  The two  most important tools  are  an  activity  analysis  method  (ActAM)  for  Step  1 and  a  functional  reference  model  (FRM)  for  Step  2.  They  will be introduced  below.