Arbeitsbereich Kognitive Robotik

Transkript

1 Arbeitsbereich Kognitive Robotik Bernd Krieg-Brückner, Thomas Röfer, Axel Lankenau, Rolf Müller Bremer Institut für Sichere Systeme Technologiezentrum Informatik Universität Bremen

2 SPP Raumkognition Themen Raumwahrnehmung Raumrepräsentation Navigation Daten Dauer Universitäten Bremer Institut für Sichere Systeme 2

3 SFB Transregio Spatial Cognition Research Center Schwerpunkte Repräsentation und räumliches Schließen Räumliches Verhalten Präsentation und Kommunikation Beteiligte Arbeitsgruppen Hamburg: Prof. Freksa, Prof. Habel Freiburg: Prof. Nebel, Prof. Burgard Bremen: Prof. Schlieder, Prof. Bateman, Prof. Krieg-Brückner Hamburg Bremen Freiburg Bremer Institut für Sichere Systeme 3

4 Übersicht Steigende Autonomie Fahrassistent Sicherer Rollstuhl Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Grundverhalten Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 4

5 Sicherer Rollstuhl Steigende Autonomie Fahrassistent Sicherer Rollstuhl Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Grundverhalten Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 5

6 Sicherer Rollstuhl Ausstattung Technische Daten Meyra Modell Genius cm/s Höchstgeschwindigkeit Kommunikation über 2 serielle Schnittstellen Sensorik Interne Sensorik (Geschwindigkeit/Lenkeinschlag) 27 Ultraschallsensoren Rechnerausstattung Industrie-PC (Pentium III/600) QNX (Realzeit-Betriebssystem) Bremer Institut für Sichere Systeme 6

7 Sicherer Rollstuhl Motivation Fahrkommando vom Joystick Ultraschalldaten der Umgebung Sicherheitsmodul Sicheres Fahrkommando Der Benutzer interagiert mit sicherem Rollstuhl Bremer Institut für Sichere Systeme 7

8 Sicherer Rollstuhl Architektur Echtzeitanwendung Asynchrone Anwendung Netzwerk 32 ms Sensorik & Aktorik Modul (SAM) Rollstuhl Bremer Institut für Sichere Systeme 8

9 Sicherer Rollstuhl Module Protokoll Grundverhalten Wegmarken Weg- Assistent Netzwerk 32 ms Sensorik & Aktorik Modul (SAM) Rollstuhl Bremer Institut für Sichere Systeme 9

10 Sicherer Rollstuhl Ultraschallsensorik Vorteile Klein Billig Gute Entfernungsgenauigkeit Nachteile Geringe Winkelauflösung Spiegelreflektionen Cross-Talks Blindheit im Nahbereich Bremer Institut für Sichere Systeme 10

11 Sicherer Rollstuhl Statische Feuersequenz Bremer Institut für Sichere Systeme 11

12 Sicherer Rollstuhl Statische Feuersequenz (bewegt) Bremer Institut für Sichere Systeme 12

13 Sicherer Rollstuhl Hindernisdetektion Alter Alter der der Messung Belegtheit der der Zelle Zelle Noch Noch nie nie gemessen gemessen Frei Frei Hindernis Hindernis vermutet vermutet Hindernis Hindernis bestätigt bestätigt Kollisionsgefahr! Bremer Institut für Sichere Systeme 13

14 Sicherer Rollstuhl - Ergebnisse Bremer Institut für Sichere Systeme 14

15 Fahrassistent Steigende Autonomie Fahrassistent Sicherer Rollstuhl Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Grundverhalten Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 15

16 Fahrassistent Ausweichen Bremer Institut für Sichere Systeme 16

17 Fahrassistent Demonstration Bremer Institut für Sichere Systeme 17

18 Grundverhalten Steigende Autonomie Fahrassistent Sicherer Rollstuhl Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Grundverhalten Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 18

19 Grundverhalten Methoden Lokale Hinderniskarte Virtuelle Sensoren Grundverhalten Vorwärts und rückwärts Gangverfolgung Wandverfolgung links/rechts Nur vorwärts Einbiegen in linke/rechte Tür Automatisch Wenden Sonstige Stopp Bremer Institut für Sichere Systeme 19

20 in Routen Steigende Autonomie Fahrassistent Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Grundverhalten Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 20

21 Routen Generalisierung 224cm, 75, 799cm, -83, 880cm, -87, 260cm Bremer Institut für Sichere Systeme 21

22 Routen Abgleich 224cm, 75, 799cm, -83, 880cm, -87, 260cm Im dritten Segment, 440 cm nach der letzten Ecke......sind die Routen inkompatibel 250cm, 85, 750cm, -91, 440cm Bremer Institut für Sichere Systeme 22

23 Routen Generalisierungsbeispiele Bremer Institut für Sichere Systeme 23

24 Routenassistent Steigende Autonomie Fahrassistent Sicherer Rollstuhl Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Grundverhalten Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 24

25 Routenassistent Beispiel Bremer Institut für Sichere Systeme 25

26 Routenassistent Demonstration Bremer Institut für Sichere Systeme 26

27 Routenverfolgung Steigende Autonomie Fahrassistent Elektro-Rollstuhl Navigationsassistent Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Grundverhalten Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 27

28 Routenverfolgung Beispiel Bremer Institut für Sichere Systeme 28

29 in Karten Steigende Autonomie Navigationsassistent Grundverhalten Fahrassistent Sicherer Rollstuhl Elektro-Rollstuhl Routenverfolgung Routenassistent Routenassistent Light Autonome Navigation Navigationsassistent Light Keine in Routen in Karten Bremer Institut für Sichere Systeme 29

30 Karten Routengraphen Motivation Ziel notwendig für Navigation Kartesische zu aufwändig Robuste Navigation mobiler Roboter in großflächigen Gangstrukturen A B C D E J F G H I K L M N O P Q R S T Bremer Institut für Sichere Systeme 30

31 Karten Scan-Überdeckung Ohne Scan-Überdeckung Mit Scan-Überdeckung Bremer Institut für Sichere Systeme 31

32 Karten Fehlerkorrektur Scans Aufgenommen: 9403 Verarbeitet: 4208 Gespeichert: m Bremer Institut für Sichere Systeme 32

33 Karten 3D-Landmarken Motivation Ziel Mehr Navigationssicherheit durch Sensorfusion Videokamera als Sensor in unveränderter Umgebung Erkennen von statischen Strukturen (Raumecken, Türzargen etc.) Ergänzung der Navigationsinformationen nach Kartenbildung Unterstützung bei der Navigation Bremer Institut für Sichere Systeme 33

34 Für weitere Informationen Bremer Institut für Sichere Systeme 34