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Entwicklung einer dynamisch beeinflussbaren 3D-Engine zur Robotersimulation
 
Date: 2008/11/26
Time: 16:30 h
Place: P1.4.17
Author(s): Christian Hilker
 

Am Mittwoch, den 26. November 2008, hält Herr Christian Hilker um 16:30 im Raum P1.4.17 einen Vortrag mit dem Titel:

Entwicklung einer dynamisch beeinflussbaren 3D-Engine zur Robotersimulation

Zusammenfassung:

Der Einsatz von Simulationsumgebungen bietet in der Robotik eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen können die neu implementierten Algorithmen innerhalb der Simulationsumgebung getestet werden, ohne dass die Gefahr besteht, den realen Roboter durch Interpretationen fehlerhafter Sensorsignale oder falscher Rückschlüsse zu beschädigen oder gar zu zerstören. Zum anderen können die Sensordaten direkt aus dem Weltmodell abgeleitet werden. Somit können Systemzustände exakt reproduziert werden und verschiedene Reaktionen darauf getestet werden. Des Weiteren können durch Rückgriff auf das Weltmodell Informationen bereitgestellt werden, ohne dass die entsprechende Sensordatenauswertung bereits realisiert ist. Letztendlich bietet die Simulationsumgebung den weiteren Vorteil, dass trotz beschränkter Ressourcen aufgrund einer limitierten Anzahl von mobilen Plattformen mehrere Personen gleichzeitig an einem solchen Projekt arbeiten können. Aus diesem Grund wird auch im GET Lab an einer realitätsnahen Simulationsumgebung für eine telesensorisch geführte Roboterplattform geforscht. In diesem Zusammenhang soll in enger Zusammenarbeit mit einer weiteren Diplomarbeit eine Studienarbeit erstellt werden. Vor Beginn der Arbeit soll in enger Absprache mit dem Bearbeiter der Diplomarbeit ein Pflichtenheft für den geplanten Simulator erstellt werden, indem die Anforderungen an den Simulator definiert werden. Als ersten Schritt zur Realisierung einer Simulationsumgebung soll innerhalb der Studienarbeit eine Applikation zur echtzeitfähigen Generierung virtueller Szenen implementiert werden. Dabei ist es notwendig, ein existierendes dreidimensionales Weltmodell der Laborumgebung zu laden und korrekt zu interpretieren. Hierbei sind Aspekte der Flexibilität (Änderungen des Umgebungsmodells/Roboters) und Erweiterbarkeit (Integration weiterer physikalischer Eigenschaften in das Modell) zu berücksichtigen. Nach der Interpretation des Modells muss über eine noch zu definierende Schnittstelle die Blickposition und -richtung eingelesen werden. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen der Möglichkeit, die Kamerakoordinaten für jede Szene einzulesen und somit online zu beeinflussen, oder durch Festlegung einer Bewegungssequenz im Modell eine Bildfolge offline zu generieren. Anschließend sind für die Generierung der Ansichten Textur- und Lichtmanager zu implementieren. Im Wesentlichen sollen Stereobildpaare aus Sicht des Stereokamerasystems auf dem TSR erzeugt werden. Damit diese Bilder zu Evaluierungszwecken anderen Bildverarbeitungsalgorithmen zur Verfügung gestellt werden können, muss eine geeignete Schnittstelle implementiert werden. Zudem soll zur Kontrolle des Verhaltens der Roboterplattform im autonomen Betrieb eine virtuelle Beobachtungskamera implementiert werden. Die so erzeugten Bildsequenzen müssen aber lediglich lokal auf einem Bildschirm angezeigt werden. Innerhalb der schriftlichen Ausarbeitung soll zudem eine Übersicht über bereits existierende Werkzeuge zur visuellen Simulation recherchiert und deren Vor- und Nachteile gegenüber gestellt werden. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Arbeiten soll abschließend demonstriert werden, indem virtuelle Bildsequenzen generiert werden, in denen ein virtueller Roboter sich möglichst realistisch bewegt und beispielsweise durch Tastatureingaben gesteuert wird.