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Autonome mobile Systeme (amS)

wahlobligatorisch:
CV 2-4, IF 2-4, INGIF 2-4, WIF 2-4
2 SWS; ECTS : 4

Termine

Veranstaltung Zeit Raum Dozent
Proseminar Do 13:00 - 15:00 G29-E037 Prof. Dr. Jörg Kaiser

Zugangsvoraussetzungen

Lehrinhalte

Mobile Roboter üben mit einem autonom wirkenden Verhaltensschema seit jeher eine große Faszination aus. Dabei stellt die Entwicklung der dafür nötigen Soft- und Hardware eine interdisziplinäre Herausforderung dar, die zudem von einer rasanten technischen Entwicklung begleitet ist. Gegenwärtig finden mobile Roboter ihre Anwendung im Bereich faherloser Transportsysteme, zu Überwachungszwecken sowie in Form einer Vielzahl von Reinigungs- und Servicefunktionen.
Mit diesem Proseminar sollen einzelne Teilaspekte der mobilen Robitik hinterfragt werden, um ein Verständnis für grundlegende Prinzipien und Fragestellungen zu erarbeiten. Daneben zielt die Veranstaltung auf die Aneignung der Methoden zur Informationsrecherche, -aufarbeitung sowie deren mündlicher wie schriftlicher Präsentation. Das Proseminar gliedert sich in die folgenden Themenbereiche:

Termine:

10.04.2006
Anmeldeschluss
11.04.2006
Einführung und Themenvergabe um 15 Uhr in G29-334 (Einführungsfolien im PDF-Format, Themenliste)
11.05.2006
Sebastian Freund: Kinematik der Roboterbewegung
Marco Kirschke: Techniken zur Umgebungserfassung mit Ultraschallsensoren
18.05.2006
Marco Zimontkowski: Erfassung von Gaskonzentrationen mit AMRs
08.06.2006
Roland Rothe: Möglichkeiten und Grenzen von GPS-Systemen
15.06.2006
Alexander Pelzer: Weltmodelle als Basis der Kartenerstellung
22.06.2006
Tobias Blaschke: Routenplanungsmechanismen
29.06.2006
Sandra Lau: Mobile Roboter zur Inspektion von Kanalleitungen
06.07.2006
Christof Schulze: Interaktion von Sensornetzwerken mit autonomen Robotern

Themenbereiche

Die Vergabe der Themen erfolgt am 11. April 2006 um 15 Uhr im Raum G29-334. Eine ausführliche Themenliste steht als PDF zur Verfügung.

A. Mechanisher Aufbau
1. Fortbewegungsmechanismen in verschiedenen Umgebungen
Hinsichtlich der Einsatzumgebung, der Fortbewegungsmechanismen und des Antriebskonzeptes lässt sich die mobile Robotik in verschiedene Untergruppen strukturieren. Entwerfen Sie dazu eine geeignete Gliederung und beschreiben Sie ahnad von Beispielen grundsätzliche Ansätze sowie Vor- und Nachteile.
2. Kinematik der Roboterbewegung
B. Sensorik
1. Techniken zur Umgebungserfassung mit Ultraschallsensoren
Für die Nahbereichserfassung setzen viele autonome Systeme auf Ultraschallsensoren. Beschreiben Sie die Verfahren und Einsatzmöglichkeiten von Ultraschall sowie die physikalischen Parameter im Hinblick auf ein Anwendungsbeispiel.
2. Erfassung von Gaskonzentrationen mit AMS
3. Analyse von Laserscannerinformationen
Mit Laserscannern können einfach strukturierte Umgebungen mit größer Präzision und Reproduzierbarkeit erfasst werden. Die Aufbereitung dieser Daten erfolgt in mehreren Schritten von einer Plausibilitätsprüfung, ggf. einer Datenreduktion, der Transformation in einen gemeinsamen Zeit- und Raumbezug über die Interpretation und Merkmalsextraktion hin zur Fusion mit dem bestehenden Umgebungsmodell.
4. Möglichkeiten und Grenzen von GPS-Systemen
Navigationssysteme bauen heute zu großen Teilen auf satelitengestützten Signalen auf. Welche Möglichkeiten ergeben sich aus diesem Prinzip für die mobile Robotik. Geben Sie einen Überblick über die Funktionsprinzipien, Spezifizierung und Entwciklungstendenzen.
C. Soft- / Hardwarearchitekture
D. Navigation
Navigation für AMS wird nach Nehmzow als Kombination der drei Teilbereiche Selbstlokalisation, Routenplanung und Kartenerstellung / -interpretation definiert.
1. Weltmodelle als Basis der Kartenerstellung
Die sichere Navigation in einer (bekannten oder unbekannten) Umgebung setzt ein den Anforderungen der Umgebung entsprechndes Weltmodell voraus. Beschreiben Sie die gängigen Ansätze und vergleichen Sie Vor- und Nachteile.
2. Routenplanugsmechanismen
Die Festlegung einer Bewegung von einem Ort zum anderen können in einer dynamischen Umgebung unter verschiedenen Randbedingungen komplexe Aufgaben darstellen.
3. Selbstlokalisation
E. Anwendungen
1. Mobile Roboter zur Inspektion von Kanalleitungen
Die Untersuchung von unterirdischen Ver- und Entsorgungsanalgen war schon früh eine Zielrichtung der angewandten Robotik. Problematisch ist in diesem Gebiet die erfassung des Zustandes und der möglichen Beschädigungen der Umgebung. Fassen Sie die benannten Arbeiten zusammen und gegen Sie dabei insbesondere auf die Sensorik un die nachgeordnete Datenverarbeitung des Kanal-Roboters ein.
2. Indoornavigationssysteme mit aktiven/passiven Landmarken
Für die Navigation in geschlossenen Räumen wurden unterschiedliche Lokalisationsmethoden entwickelt, die entweder auf zusätzliche Transmitter/Receiver-Netzen basieren oder aus der bestehenden Umgebung prädestinierte Strukturen extrahieren und damit ihre Position bestimmen. Beide Ansätze gehen von einem geschlossenen Weltmodell aus.
3. Interaktion von Sensornetzwerken mit AMS
F. Simulation von AMS
Für die Untersuchung des Verhaltens von mobilen Robotern kö;nnen Simulatoren wertvolle Dienste leisten. Welche Zielstellungen und Problemfelder können damit bearbeitet werden? Zeigen Sie anhand von zwei Beispielen Möglichkeiten und Grenzen auf.
G. Schwarmrobotik

Es werden 10 Vorträge vergeben. Das Proseminar findet donnerstags 13:15 bis 14:45 Uhr in G29-E037 statt.

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