論文の概要: Runtime Verification and Field-based Testing for ROS-based Robotic Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.11498v3
- Date: Wed, 21 Aug 2024 06:21:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-22 22:35:13.156775
- Title: Runtime Verification and Field-based Testing for ROS-based Robotic Systems
- Title(参考訳): ROSに基づくロボットシステムの実行時検証とフィールドベーステスト
- Authors: Ricardo Caldas, Juan Antonio Pinera Garcia, Matei Schiopu, Patrizio Pelliccione, Genaina Rodrigues, Thorsten Berger,
- Abstract要約: ROSベースのシステムを設計して実行時の検証とフィールドベースのテストを可能にするための明確なガイダンスは存在しない。
本稿では、開発者と品質保証(QA)チームが現場でロボットを開発し、検証し、テストするためのガイドラインを提供することで、このギャップを埋めることを目的とする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.675312581079039
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Robotic systems are becoming pervasive and adopted in increasingly many domains, such as manufacturing, healthcare, and space exploration. To this end, engineering software has emerged as a crucial discipline for building maintainable and reusable robotic systems. The robotics software engineering research field has received increasing attention, fostering autonomy as a fundamental goal. However, robotics developers are still challenged to achieve this goal because simulation cannot realistically deliver solutions to emulate real-world phenomena. Robots also need to operate in unpredictable and uncontrollable environments, which require safe and trustworthy self-adaptation capabilities implemented in software. Typical techniques to address the challenges are runtime verification, field-based testing, and mitigation techniques that enable fail-safe solutions. However, no clear guidance exists for architecting ROS-based systems to enable and facilitate runtime verification and field-based testing. This paper aims to fill this gap by providing guidelines to help developers and quality assurance (QA) teams develop, verify, or test their robots in the field. These guidelines are carefully tailored to address the challenges and requirements of testing robotics systems in real-world scenarios. We conducted (i) a literature review on studies addressing runtime verification and field-based testing for robotic systems, (ii) mined ROS-based applications repositories, and (iii) validated the applicability, clarity, and usefulness via two questionnaires with 55 answers overall. We contribute 20 guidelines: 8 for developers and 12 for QA teams formulated for researchers and practitioners in robotic software engineering. Finally, we map our guidelines to open challenges in runtime verification and field-based testing for ROS-based systems, and we outline promising research directions in the field.
- Abstract(参考訳): ロボットシステムは、製造業、医療、宇宙探査など、ますます多くの領域で普及し、採用されつつある。
この目的のために、メンテナンス可能で再利用可能なロボットシステムを構築するための重要な分野として、エンジニアリングソフトウェアが登場した。
ロボティクスのソフトウェア工学研究分野は注目され、基本的な目標として自律性を育んでいる。
しかし、シミュレーションでは現実の現象をエミュレートするソリューションを現実的に提供できないため、ロボット開発者がこの目標を達成するには依然として課題がある。
ロボットはまた、ソフトウェアに実装された安全で信頼性の高い自己適応機能を必要とする予測不能で制御不能な環境でも動作する必要がある。
この課題に対処する典型的なテクニックは、実行時検証、フィールドベースのテスト、フェールセーフなソリューションを可能にする緩和技術である。
しかしながら、実行時検証とフィールドベースのテストを可能にするためにROSベースのシステムを設計するための明確なガイダンスは存在しない。
本稿では、開発者と品質保証(QA)チームが現場でロボットを開発し、検証し、テストするためのガイドラインを提供することで、このギャップを埋めることを目的とする。
これらのガイドラインは、現実のシナリオでロボットシステムをテストする際の課題と要件に対処するために慎重に調整されている。
実施
一 ロボットシステムの実行検証及びフィールドベーステストに関する研究に関する文献レビュー
(ii) ROS ベースのアプリケーションリポジトリ、および
3) 全体55回答の2つのアンケートを用いて, 適用性, 明確性, 有用性を検証した。
私たちは20のガイドラインをコントリビュートしています。開発者8と、ロボットソフトウェアエンジニアリングの研究者や実践者向けに策定されたQAチーム12です。
最後に、我々のガイドラインをROSベースのシステムの実行時検証とフィールドベーステストにおけるオープンな課題にマッピングし、この分野における有望な研究方向性を概説する。
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