Entwicklung eines Simulators für die Outdoor-Robotik: 3D Umgebungserfassung mit Hilfe eines Lasermesssystems

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. K.-D. Kuhnert

Bearbeiter:

Jens Schlemper

Beschreibung:

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Problematik der Lokalisation und Umgebungserfassung des mobilen Roboters AMOR. Ein mobiler Roboter soll imstande sein, unbekanntes Terrain so repräsentieren zu können, dass er sicher durch dieses navigieren kann. Um dies zu ermöglichen, besteht die Hauptaufgabe dieser Diplomarbeit darin eine dreidimensionale Umgebungskarte zu erstellen. Für die Erfassung dieser Karte wird ein Lasersmesssystem (kurz LMS) der Firma SICK verwendet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit mit Hilfe einer Schwenkvorrichtung, die an einen Elektromotor gekoppelt ist, das horizontal gelagerte LMS vertikal zu schwenken. So ist bei der Abtastung oder Vermessung der Umgebung eine hohe Genauigkeit garantiert. Für die Lokalisation werden gleich mehrere Sensoren eingesetzt. Hier sind der digitale Kompass und die optischen Bewegungserfassungssensoren als wichtigste Bestandteile zu nennen.

Zur Umgebungserfassung werden zwei unterschiedliche Methoden angewendet. Auf der einen Seite wird der statische Fall betrachtet. An dieser Stelle wird das Fahrzeug für einen Augenblick an einer Stelle platziert und eine dreidimensionale Abbildung, der sich vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung erstellt. Eine Steigerung dieser Methode ist das ganze dynamisch, also während der Fahrt, durchzuführen. Dabei verharrt das LMS in einem vorgegebenen Winkel, der zusammen mit der translatorischen, sowie der rotatorischen Bewegung des Fahrzeugs ein 2,5 dimensionales Abbild der Umgebung schafft. Die Anzeige der erstellten Karten wird mit Hilfe einer aktuellen 3D-Engine ermöglicht.

Des Weiteren sollen die aufgenommenen Daten zur späteren Weiterverarbeitung, wie beispielsweise zur Hinderniserkennung, verwendet werden. Zusätzlich sollen die erstellten Umgebungskarten zur Veranschaulichung dienen und in andere Anwendungen portiert werden können. Beispielsweise sollen diese Karten in eine Simulationssoftware exportiert werden können, so dass ein in 3D moduliertes Fahrzeug in dieser Karte navigieren kann.