Praktikum (Hauptstudium)
Praktikum Mobile Roboter
Dr. Elmar Langetepe
Thomas Kamphans
Beschreibung:
Mobile autonome Roboter werden in naher Zukunft eine immer bedeutendere Rolle in unserem täglichen Leben einnehmen. Zur Zeit sind bereits einige autonome Staubsauger-, Rasenmäher- und Serviceroboter auf dem Markt die den Menschen lästige Aufgaben abnehmen sollen. Da die Fahrzeuge autonom sind, kennen sie sich in der jeweiligen Umgebung nicht aus und müssen mit unvollständiger Information einen Weg planen um ihre Aufgabe zu erfüllen. In der Praxis wird dabei in der Regel nichts über die Güte des zurückgelegten Weges ausgesagt, Vorrang hat hier die Erfüllung der Aufgabe.
Auf der anderen Seite gibt es seit geraumer Zeit eine theoretische Forschungsrichtung, die sich mit der Bahnplanung autonomer mobiler Systeme in unbekannten Umgebungen befasst und die neben der beweisbaren Erfüllung der Aufgabe an einer beweisbaren Güte des jeweils zurückgelegten Weges interessiert ist. Häufig sind diese Strategien leicht zu beschreiben aber sehr schwer zu analysieren. In der Theorie wurden bislang Fehler in der Bewegung und Sensorik Voraussetzungen: weitestgehend vernachlässigt.
Erstaunlicherweise gibt es bislang wenig Berührungspunkte zwischen diesen beiden Gebieten (Theorie und Praxis) der Informatik.
Eine Grundaufgabe autonomer Roboter in unbekannten Ungebungen ist das vollständige Erkunden eines Raumes mit möglichst kurzer Wegstrecke. Wenn der Roboter mit einer gewissen Sicht, z.B. in Form eines Lasers, ausgestattet ist, dann besteht eine Teilaufgabe des Roboters darin, wie man geschickt hinter eine Ecke schaut ohne dabei grosse Umwege in Kauf zu nehmen. In der Theorie bewegt man sich hierbei auf einer bestimmten Kurve, die man in der Praxis aber nur annähern kann.
Wenn der gesamte Raum erkundet werden soll, dann muss die obige Aufgabe sukzessive für viele Ecken ausgeführt werden. Auch hierfür gibt es eine Strategie in einer einfachen Umgebung, für die in der Theorie gezeigt werden konnte, dass der Weg des Roboters nur konstant mal länger ist als der kürzeste Weg, der die Aufgabe erfüllt, alles einmal zu sehen. Diesen letzteren optimalen Weg kennen wir zu Beginn nicht, weil die Umgebung nicht bekannt ist. Auch diese Strategie bewegt sich teilweise auf Kreisbögen und kann in der Praxis nicht völlig exakt gefahren werden.
Innerhalb dieses Praktikums wollen wir theoretisch gut untersuchte Strategien in die Praxis umsetzen. Dazu verwenden wir unseren autonomen mobilen Serienroboter, Bender der bereits mit einer guten Sensorik ausgestattet ist und über einen On-Board-Rechner verfügt. Eine C++ Klassenbibliothek mit den Grundbefehlen zur Steuerung des Roboters und zur Befragung der Sensoren ist ebenfalls schon vorhanden. Wir werden uns der Aufgabe in kleinen Schritten annähern.
| Zeit, Ort | n.Vereinb. |
| Vortragsmodus | Praktikumsaufgaben werden nach Vereinbarung vergeben. Es können auch Aufgaben in Kleingruppen (2-3 Personen) bearbeitet werden. |
| Voraussetzungen | Das Praktikum richtet sich an Studenten im Hauptstudium, die Interesse an der Umsetzung theoretischer Inhalte in der Praxis haben. Programmierkenntnisse in C++ und Kenntnisse im Umgang mit dem Betriebssystem Unix/Linux sollten vorhanden sein. |
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Übersicht: alle Semester
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Praktikum Physikalisch-basierte Simulation und Animation