Interaktiver Aufbau und Visualisierung von Routengraphen

Betreuer

• Axel Lankenau
• Dr. Thomas Röfer

Gutachter

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

Motivation und Ziel

Bei der Navigation eines autonomen mobilen Systems ist die Selbstlokalisation in einer Umgebung eine der Hauptaufgaben in der Robotik. Die Umgebung wird üblicherweise in Form einer Karte (metrische oder topologische Repräsentation) dargestellt. Für viele Anwendungsszenarien, wie z.B. öffentliche Gebäude, Bürogebäude aber auch im Außenraum, läßt sich die Umwelt gut als Routengraph darstellen. Dabei stellen die Knoten "interessante" Punkte in der realen Welt dar, wie z.B. Abzweigungen, Kreuzungen, und die Kanten repräsentieren gerade Wegstrecken, so genannte Segmente. Zusätzlich zu den durch die Graphenstruktur gegebenen topologischen Informationen ("Über Punkt B gelangt man von A nach C"), enthält der Routengraph geometrische Informationen über die Länge der repräsentierten Segmente und die Winkel unter denen sich zwei Segmente schneiden.

Ziel dieser Diplomarbeit ist der interaktive Aufbau eines Routengraphen in unbekannten Umgebungen. Außerdem ist eine geeignete, geometrisch korrekte Visualisierung zu realisieren. Beim interaktiven Aufbau wird das Problem der Ortsintegration (Ist dieser Punkt bereits aus einer anderen Route bekannt?) mit Hilfe eines Mensch-Maschine Dialogs zu lösen sein. Der "Trainer" könnte beispielsweise markante Punkte benennen und wiedererkennen. Ein geeignetes Dialogsystem ist zu entwerfen. Die Visualisierung soll den Routengraphen in verschiedenen Skalierungen auf einem Display anzeigen können und folgende Funktionen bereitstellen:

Anzeigen der aktuellen Position (adressierbar über Segment und Offset im Segment)

• Hervorheben eines Zielpunkts
• Hervorheben von Routen innerhalb des Graphen
• Anzeigen von Subgraphen

Vorgehen

Nach einer Einarbeitungsphase ist von dem Diplomanden/der Diplomandin ein Expose 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

• Simulation des Rollstuhls unter Windows, die während der Entwicklungsphase verwendet werden kann.
• Rollstuhl mit Sensorik und Bordrechner
• 1 PC, diverse Sun-Workstations

Literatur

• Röfer, T. (1999). Route Navigation Using Motion Analysis. In: Freksa, C., Mark, D. M. (Eds.): Spatial Information Theory, Proc. COSIT '99. Lecture Notes in Computer Science 1661. Springer. 21-36.
• Werner, S., Krieg-Brückner, B., Herrmann, T. (2000). Modelling navigational knowledge by route graphs. In: Freksa, C., Brauer, W., Habel, C., Wender, K. F. (Eds.): Spatial Cognition II. Lecture Notes in Artificial Intelligence 1849. Springer. 295-317.