Vektorkarten zur Selbstlokalisation mit Laserscans

Betreuer

• Dr. Thomas Röfer

Gutachter

• Prof. Dr. Bernd Krieg-Brückner
• Dr. Thomas Röfer

Beschreibung des Themas

Der Bremer Autonome Rollstuhl "Rolland" ist ein Elektrorollstuhl, der um Sensorik und einen Computer erweitert wurde. Er verhindert Kollisionen durch rechtzeitiges Anhalten, weicht Hindernissen aus, beherrscht automatische Manöver wie das Wenden und kann längere Strecken auch vollautomatisch abfahren. In der Diplomarbeit von Jörg Kollmann wurde ein Verfahren entwickelt, um größere Umgebungen zu kartieren und die Rollstuhlposition mit Hilfe dieser Karte zu bestimmen, also eine Selbstlokalisation durchzuführen. Es basiert auf der Nutzung eines Laser-Entfernungssensors, eines so genannten Laserscanners, der alle 30 ms 361 Entfernungsmessungen in der horizontalen Ebene mit einem Blickfeld von 180° durchführt. Dieses Verfahren wurde so weiterentwickelt, dass in sich konsistente Karten entstehen, die z.B. ein Stockwerk eines Gebäudes von den Ausmaßen des MZH abbilden.

Das bisher entwickelte Verfahren erfordert allerdings, dass die zur Selbstlokalisation genutzten Karten auch mit dem Rollstuhl aufgebaut werden, d.h. existierende Karten einer Umgebung können nicht genutzt werden. Außerdem sind die Karten momentan eine Ansammlung von Laserscans, d.h. sie bestehen aus vielen Einzelpunkten. Daher braucht man recht viel Platz für ihre Speicherung und sie lassen sich auch nur zeitaufwändig darstellen.

Aufgabe

Das bestehende Verfahren soll so erweitert werden, dass

• die Karte von einer Menge aus Scanpunkten in eine möglichst kleine Menge von Geraden konvertiert wird,
• die Selbstlokalisation auch mit dieser Menge aus Geraden funktioniert,
• in gewissem Umfang auch bereits existierende Karten (z.B. eingescannte und vektorisierte Grundrisse) zur Selbstlokalisation genutzt werden können.

Nach einer Einarbeitungsphase ist von dem Diplomanden/der Diplomandin ein Exposé über den geplanten Inhalt und den Aufbau der Arbeit vorzulegen und mit Betreuern und Prüfern abzustimmen. Anschließend wird die Arbeit angemeldet und ist innerhalb von sechs Monaten fertigzustellen.

Voraussetzungen

• Interesse für Robotik
• Programmierkenntnisse in C++

Vorhandene Ausstattung

• Rollstuhl mit Sensorik und Bordrechner
• 1 entfernungsgebener Laserscanner
• 1 PC, diverse Sun-Workstations