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Patrick Pfaff

Techniken für die Outdoor-Navigation mit mobilen Robotern

Einleitung:

Die Navigation mit autonomen Robotern im Outdoor-Bereich ist eine große Herausforderung. Nicht umsonst ist für das erste Fahrzeug, das erfolgreich die Strecke zwischen Los Angeles und Las Vegas zurücklegt, ein Preisgeld von 2.000.000 Dollar ausgesetzt. Zu Recht trägt dieser Wettbewerb den Namen ``Grand Challenge'' und bisher ist keinem gelungen, diese Herausforderung zu bewältigen. Beim letzten Versuch im Jahre 2004 mussten die meisten Teams ihre Hoffnungen bereits nach wenigen Metern im Wüstensand begraben. Das beste Team schaffte es, gerade einmal 6 von 140 Meilen zurückzulegen. Ein weiteres Beispiel für die Schwierigkeit, unbekanntes Terrain zu befahren, sind die bisherigen Marsexpeditionen der NASA, bei denen mit wechselndem Erfolg fast immer Outdoor-Roboter zum Einsatz kamen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Softwaresystem zu schaffen, das autonome Navigation im Outdoor-Bereich ermöglicht. Erhebungskarten (Elevation Maps) sind hierbei eine populäre Methode, unebene Umgebungen von mobilen Robotern zu repräsentieren. Die Elevation Maps speichern in jeder Zelle einen Höhenwert und modellieren dadurch eine Oberflächendarstellung, in der sich ein mobiler Roboter bewegen kann. Nutzt man eine solche 2 1/2 D-Darstellung, um mit einem mobilen Roboter am Boden zu operieren, ergeben sich gerade bei vertikalen und überhängenden Objekten einige Probleme. In dieser Arbeit, die auf dem Ansatz der Elevation Maps aufbaut, werden sich vor allem folgenden Kernfragen herauskristallisieren:
Wie kann man Elevation Maps von Outdoor-Umgebungen lernen? Wie kann man Elevation Maps auf spezielle Gegebenheiten in diesen Umgebungen anpassen? Dazu zählen in urbanen Gegenden beispielsweise Brücken, hohe Gebäude und Gebiete, die auf mehreren übereinanderliegenden Ebenen befahren werden können. Wie können Elevation Maps für Roboter- und Scanlokalisierung verwendet werden? Wie kann man in Elevation Maps Pfade planen und navigieren?


Bibtex:

@MastersThesis{pfaff05thesis,
  author =	 {Pfaff, P.},
  title =	 {{T}echniken f{\"u}r die {O}utdoor-{N}avigation mit
                  mobilen {R}oboter},
  school =	 {University of Freiburg, Department of Computer
                  Science},
  year =	 {2005},
  note =	 {In German}
}



PDF-File:

master thesis 4 MB pdf-file.