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 |
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Proseminar | Do 13:00 - 15:00 | G29-E037 | Prof. Dr. Jörg Kaiser |
Zugangsvoraussetzungen
- Anmeldung erforderlich
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
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- 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
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- 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
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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
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- 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.