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Sichere Navigation einer autonomen Roboterplattform

 
: Müller, F.
: Uhe, H.; Petersen, U.

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-831343 (9.9 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 5bd7756a75c04d1198ad64450575acfa
Erstellt am: 28.10.2008


Höxter, 2007, 141 S.
Höxter, FH, Dipl.-Arb., 2007
Deutsch
Diplomarbeit, Elektronische Publikation
Fraunhofer IAIS ()
autonomer Roboter; Robotik; Navigation; Sensorfusion; Subsumptionsarchitektur; ProfiBot

Abstract
Das vom Fraunhofer Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) initiierte und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt ProfiBot umfasst ein modulares Roboterbaukastensystem, das in der beruflichen Mechatronikausbildung eingesetzt wird. Das Roboterbaukastensystem wurde als Grundlage für die Entwicklungen in dieser Arbeit verwendet. In dieser Arbeit wird das Konzept eines mechatronischen Systems beschrieben, mit dem unter Ber ucksichtiung von Sicherheitsrichtlinien ein autonomer Betrieb der ProfiBot-Roboter möglich ist. Das System besteht aus unterschiedlichen Sensoren, aus Modifikationen und Erweiterungen der Roboterhardware und aus einem Steuerungsprogramm. Diese Arbeit behandelt zunächst eine Analyse und Auswahl vorhandener Navigationsverfahren und Steuerarchitekturen für die Entwicklung eines, für ProfiBot-Roboter geeigneten, Navigationssystems. Im Anschluss wird die Auswahl geeigneter Sensoren für eine Objekt- und Kollisionserkennung beschrieben. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Sensortypen für eine sinnvolle Sensorfusion untersucht. Die Sensordaten werden ausgewertet, um eine redundante Messwertaufnahme zu ermöglichen. Die Navigation besteht aus Verhaltensweisen, die in eine Subsumptionsarchitektur integriert sind und arbeitet mit einer Gewichtung von Navigationsalgorithmen. Das Navigationssystem nutzt Distanzwerte als Echtzeitdaten. Es basiert ausschließlich auf lokaler Navigation, ist einfach strukturiert und benötigt keine aufwändige Kartographie. Das System ist im Steuerungsprogramm integriert und in Fahrversuchen sukzessiv optimiert worden. Das Steuerprogramm verarbeitet die Sensorsignale und berechnet die Steuerparameter für die Aktoren, die sich aus den Navigationsalgorithmen ergeben. Es ist modular aufgebaut, damit weitere Verhaltensweisen auf einfache Weise integriert werden können. Das Navigationssystem wurde auf einem der ProfiBot-Roboter erfolgreich gestestet. Ein Profi-Bot-Roboter mit diesem System kann in ebenen, überdachten Räumen unter verschiedenen Licht- und Temperaturverhältnissen eingesetzt werden. Die Materialkosten der Modifikationen sind mit ca. 3000 Euro im Vergleich zu ähnlichen Konzepten preiswert. Bei Fahrversuchen zeigte sich, dass das System in wenigen, sicherheitsunkritischen Fahrsituationen noch nicht optimal funktioniert. Im Rahmen der Arbeit werden Lösungsvorschläge zur Optimierung des Fahrverhaltens in diesen Situationen erarbeitet.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-83134.html

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