Routenbeschreibung durch Odometrie-Scans Thomas Röfer
Bremer Institut für Sichere Systeme Technologiezentrum Informatik Universität Bremen
Gliederung Experimentierplattformen Architektur • • • • •
SAM Geschwindigkeitsregelung Hindernisvermeidung Lokale metrische Navigation Grundverhalten
Routennavigation • • • •
Generalisierung Routenabgleich Navigation Ergebnisse
Ausblick
Die Experimentierplattformen Rolland
Nomad 200
Kamera
Bildschirm
Kontrollelektronik
Joystick Ultraschallsensoren Berührungssensoren Ultraschallsensoren
Die Bremer Autonomen Rollstühle
Infrarotsensoren
Architektur Asynchrone Asynchrone Anwendung Anwendung
Echtzeitanwendung Echtzeitanwendung
32 ms
Netzwerk Netzwerk
Sensorik Sensorik && Aktorik Aktorik Modul Modul (SAM) (SAM)
Rollstuhl Rollstuhl
Anwendungen Routennavigation Routennavigation Grundverhalten Grundverhalten Lokale Lokalemetrische metrische Navigation Navigation HindernisHindernisvermeidung vermeidung Sensorik Sensorik && Aktorik Aktorik Modul Modul (SAM) (SAM)
Adaptive Adaptive GeschwinGeschwindigkeitsregelung digkeitsregelung
SAM Lokale Hinderniskarte • Speichert die lokale Umgebung des Rollstuhls • Wird analog zur Bewegung des Rollstuhls verschoben • Wir nicht rotiert • Meßwerte „altern“ und werden vergessen
Virtuelle Sensoren • Abhängig von Rotation, Richtung und Lenkeinschlag • Antizipation von Kollisionen
Geschwindigkeitsregelung
Vorgabe = 75 cm/s
Hindernisvermeidung
Verdrehung
seitlicher Versatz
Lokale metrische Navigation 180 160
18 cm
140 120 100 80 60 40 20 0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Grundverhalten Vor- und rückwärts • Gangzentrierung • Wandverfolgung links/rechts
Nur vorwärts • Einbiegen in die linke/rechte Tür
Automatisch • Wenden
Sonstiges • Anhalten
Generalisierung Eigenschaften • Inkrementell
Eckensuche • Odometriedaten Position für Position durchlaufen • Gerade konstruieren • Durchschnittlichen Fehler bestimmen • Ecke bestimmen • Ecke ist Anfang für nächstes Segment
Abstraktion • Längen der Geraden • Winkel zwischen den Geraden
224cm, 75°, 799cm, -83°, 880cm, -87°, 260cm
Routenabgleich Zusätzlich erfaßt • Bewegungsfreiheit, d.h. Gangbreite - Roboterbreite
Toleranzen • Längen – – –
Sockelbetrag (50 cm) Streckenabhängig (2 %) Bewegungsfreiheit in den angrenzenden Segmenten
• Winkel – – –
Sockelbetrag (20 °) Winkelabhängig (10 %) Bewegungsfreiheit in den angrenzenden Segmenten
Korrekt
Falsch
Navigation Training • Aufzeichnen der Startpositionen der Grundverhalten • Anbindung an Routenbeschreibung als Distanz zur vorherigen Ecke
Autonome Wiederholung • Aktivierung der Grundverhalten im jeweiligen Routensegment in entsprechender Entfernung zur letzten Ecke • Erkennung von Fehlern
Korridorverfolgung Wandverfolgung links Wandverfolgung rechts Einbiegen in eine Tür Stop
Ergebnisse
d c
Beispiel b-c • • • • •
a
b
1963 cm [rechts ab 0 cm, links ab 1517 cm], 108°, 5474 cm [rechts ab 2453 cm, links ab 4748 cm], 102°, 3215 cm [rechts ab 647 cm, links ab 2895 cm], 98°, 2983 cm [rechts ab 539 cm], 83°, 516 cm [stop bei 448 cm]
Ausblick Grundverhalten • Engere Verknüpfung mit Routennavigation • Andocken etc.
Routennavigation • Weiterentwicklung des Generalisierungsverfahrens (Zusammenarbeit mit AG Prof. Brauer, München) • Behandlung von Fehlern • Verbindung von Routen zu Routengraphen
