GET-Forschungsseminar Abstracts
Lokale Navigation autonomer mobiler Roboter basierend auf Tiefenkarten
Sabrina Kliegl, GET Lab
Vortrag: Di. 14. Juni 2011, 14:15, Raum P 1.6.02.1
Zusammenfassung:
Eine grundlegende Fähigkeit autonomer mobiler Roboter besteht darin, zuverlässig zu einem festgelegten Zielpunkt zu fahren. Aufgabe der lokalen Navigation ist es dabei, den Roboter entlang des vorgesehenen Pfads zu führen und Kollisionen mit auftretenden Hindernissen zu verhindern. Hierzu muss der Roboter in der Lage sein, seine Umgebung zu erfassen und zu bewerten und schließlich entsprechend zu navigieren.
Ziel dieser Arbeit ist die Realisierung einer zuverlässigen lokalen Navigation für einem mobilen Roboter. Als Abstandssensoren werden hierbei 3D-Kameras eingesetzt. Diese ermöglichen im Gegensatz zu den häufig verwendeten 2D-Laserscannern eine dreidimensionale Erfassung der Umgebung. Hierzu erzeugen die 3D-Kameras Tiefenkarten aus denen dann mit Hilfe der Kameraparameter die entsprechenden Abstandsinformationen ermittelt werden können. Basierend auf diesen Informationen wird die Unterscheidung von Hindernissen und befahrbarem Untergrund durch die Befahrbarkeitsanalyse vorgenommen. Die Navigationsstrategie entscheidet dann über das Fahrverhalten des Roboters. Idealerweise wird dabei zusätzlich zu den Ergebnissen der Befahrbarkeitsanalyse auch die physikalischen Eigenschaften des Roboters, wie dessen Abmessungen und Beschleunigungsvermögen, berücksichtigt.
Im Rahmen dieser Arbeit werden die verwendeten 3D-Kameras - eine Kinect- und eine Stereokamera - vorgestellt und verglichen. Des Weiteren werden mehrere Verfahren zur Befahrbarkeitsanalyse betrachtet und implementiert. Anschließend werden verschiedene Ansätze zu lokalen Navigationsstrategien erläutert und vorhandene Implementierungen verglichen. An einer ausgewählten Navigationsstrategie werden dann zweckmäßige Erweiterungen vorgenommen. Schließlich werden alle erforderlichen Komponenten zu einem Gesamtsystem zusammengefügt. Dabei ist vor allem die Parametrisierung der Komponenten von entscheidender Bedeutung für das erfolgreiche Zusammenspiel. Die Funktionalität und Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems wird abschließend in ausführlichen Tests untersucht.