Autonomous Systems Lab Zürich
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- Herbert Holzmann
- vor 10 Jahren
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Transkript
1 Philipp Krüsi
2 Steuerung von UGVs Manuelle Fernsteuerung a) Fahrzeug in Sichtweite: Fahren auf Sicht b) Fahrzeug ausser Sicht: Steuerung mit Hilfe von Kamera-Bildern od. anderen Sensoren Autonome Navigation a) Automatische Rückkehr zu Basisstation b) Fahren zu einer vorgegebenen Zielposition (Wegpunkte abfahren) c) Erkundung eines bestimmten Gebiets Warum (Teil-)Autonome Navigation? Sicherheit während der Fahrt gewährleisten Bediener entlasten Effizienz steigern 2 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
3 Projektziele Aufbau eines experimentellen UGVs (ABC-Aufklärungsroboter) Entwicklung von Steuerungsalgorithmen Fahrerassistenzsystem Autonome Navigation Anforderungen Autonome Navigation Lokalisierung ohne GPS GPS nicht verfügbar z.b. in Gebäuden, in dichtem Wald, etc. Lokalisierung mit Hilfe von Kameras und Laser-Entfernungsmessern Navigation auch in schwierigem Gelände (off-road) 3D Karten der Umgebung erstellen 6D Lokalisierung 3 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
4 Unterteilung in 4 Module Wahrnehmung (Sensoren) Lokalisierung und Kartierung (SLAM: Simultaneous Localization And Mapping) Pfadplanung Bewegungssteuerung Kameras Laserscanner Inertialnavigationssysteme GPS Ultraschallsensoren etc. 4 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
5 5 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
6 Lokalisierung und Kartierung 6D Lokalisierung (SLAM) 3D Geländenachbildung (Karte) Keine globale Lokalisierung gegeben (kein GPS) Wechselnder Untergrund Gras, Kies, Sand, Fels, Unterscheidung Vegetation/Hindernis (z.b. hohes Gras) Traktionsprobleme, Schleudern, etc. Befahrbarkeit ( traversability ) beurteilen 6 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
7 Lokalisierung und Kartierung 6D Lokalisierung (SLAM) 3D Geländenachbildung (Karte) Keine globale Lokalisierung gegeben (kein GPS) Wechselnder Untergrund Gras, Kies, Sand, Fels, Unterscheidung Vegetation/Hindernis (z.b. hohes Gras) Traktionsprobleme, Schleudern, etc. Befahrbarkeit ( traversability ) beurteilen Pfadplanung 3D/6D Pfade bzw. Trajektorien berechnen Fahrzeugsicherheit und -stabilität gewährleisten (Kippgefahr) 7 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
8 ARTOR: Autonomous Rough Terrain Outdoor Robot 8 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
9 ARTOR: Autonomous Rough Terrain Outdoor Robot Auswechselbare Payload-Box Grundfahrzeug LandShark 9 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
10 ARTOR: Autonomous Rough Terrain Outdoor Robot 3D Laserscanner Stereokamera Kamera Auswechselbare Payload-Box 2D Laserscanner IMU GPS-Antenne 2D Laserscanner Grundfahrzeug LandShark 10 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
11 ARTOR: Autonomous Rough Terrain Outdoor Robot Pan-Tilt-Zoom- Kamera (visuell + Infrarot) Antenne E- Stop Antenne WLAN Kamera s 3D Laserscanner Scheinwerfer Stereokamera Kamera Auswechselbare Payload-Box 2D Laserscanner IMU GPS-Antenne 2D Laserscanner Grundfahrzeug LandShark 11 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
12 Hersteller: Black-I Robotics, USA Lieferumfang: Fahrzeug 2 Kameras Scheinwerfer Pan-Tilt-Zoom-Kamera (visuell + Infrarot) Operator Control Unit (OCU) Fernsteuerung Daten Fahrzeug: Antrieb: 2 Elektromotoren, 6 Räder, Panzersteuerung Gewicht: 200 kg Zuladung: max. 100 kg Abmessungen: 1100 x 700 x 600 mm Höchstgeschwindigkeit: 20 km/h Fahrzeit mit einer Batterieladung: 2-3 h 12 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
13 Payload-Box enthält: Alle Sensoren (Ausnahme: 2D Laser) Computer und Autonomie-Software Sender/Empfänger für Datenaustausch mit Basisstation Interface zu Grundfahrzeug Stromversorgung Box (24V DC) Daten (Ethernet) Steuerungsbefehle Box Fahrzeug Raddrehgeber-Daten Fahrzeug Box Mechanisch: Fixierung mit Klemmen Einfacher Austausch von Payload-Box je nach Einsatzzweck 13 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
14 14 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
15 ROS ROS ROS Ubuntu Linux + ROS (Robot Operating System) 15 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
16 3D Laserscanner Kamera 2D Laserscanner Stereokamera GPS-Antenne 2D Laserscanner IMU 16 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
17 3D: Velodyne HDL-32E Daten: 32 einzelne Laser, rotierend Sichtfeld: vertikal: -30 bis +10,horizontal: 360 Messbereich: 5 cm 100m Bis zu Messungen/Sekunde ( Punktewolke ) Anwendung: 6D Lokalisierung und 3D Mapping Hinderniserkennung Feedback für Benutzer (Rohdaten) 17 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
18 2D: Sick LMS-151 (vorne und hinten) Daten: Sichtfeld: 270 horizontal Messbereich: 0.5m 50m Messfrequenz: bis 50Hz Anwendung: Lokalisierung und Mapping in der Ebene Hinderniserkennung Kollisionsvermeidung (Not-Stopp) Feedback für Benutzer (Rohdaten) 18 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
19 Stereo: PointGrey Bumblebee2 (vorne) Daten: 2 Farbkameras (CCD) Auflösung: 1024x768px Bildrate: 20 FPS Sichtfeld: 97 Mono: AVT Stingray F-046C (hinten) Daten: Farbkamera (CCD) Auflösung: 780x580px Bildrate: 60 FPS Anwendung: Lokalisierung und Mapping (Visual SLAM) Erkennung/Klassifizierung des Untergrunds ( traversability ) Feedback an Benutzer (Bilder) 19 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
20 Xsens MTi Daten: Messfrequenz: max. 512Hz Output: Lineare Beschleunigungen (3D) Winkelgeschwindigkeiten (3D) Magnetfeldmessung (3D) Orientierung (3D) Anwendung: In Kombination mit Laser und/oder Kameras für Lokalisierung Überwachen von Beschleunigungen und Fahrzeuglage (z.b. Kippen verhindern) 20 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
21 21 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? 22 Philipp Krüsi Autonome Navigation in schwierigem Gelände ohne GPS-Empfang
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