Sensorbasierte Lokalisations-Algorithmen Fur Mobile Service-Roboter

Die Arbeit beschaftigt sich mit Lokalisationsverfahren fur Service-Roboter. Es werden eine Reihe von Verfahren, Algorithmen und Implementierungen vorgestellt, die im Zusammenhang mit den experimentellen mobilen Service-Roboter MAVERIC entwickelt wurden. Es wird die Frage diskutiert, wie sensorbasierte Lokalisationsverfahren im Speziellen und Wahrnehmungsaufgaben im Allgemeinen von einer Kontroll-Architektur unterstutzt werden konnen bzw. sollten und welche Gemeinsamkeiten sich bei der Entwicklung der unterschiedlichen Verfahren gezeigt haben. Kapitel 1 und 2 geben einen kurzen Uberblick uber die Entwicklung der Robotik und den aktuellen Stand der Service-Robotik. Ein Vergleich zwischen Mensch und Roboter zeigt auf, dass Service-Roboter noch fur mindestens einige Jahrzehnte dem Menschen in vielen Bereichen unterlegen seien werden. Kapitel 3 stellt den experimentellen mobilen Service-Roboter MAVERIC vor. In Kapitel 4 werden verschiedene Algorithmen zur Lokalisation von Objekten in der Umgebung des Roboters vorgestellt. Zunachst wird das Co-Design eines kunstlichen visuellen Markers, eines Detektors und die zugehorige aktive Entfernungsbestimmung des Markes durch einen Laser-Range-Scanner beschrieben. Dann wird ein Mehrskalen-Verfahren zur Richtungs-Lokalisation von Gerauschquellen prasentiert. Schliesslich wird gezeigt, wie man mit relativ einfachen und unzuverlassigen Verfahren, die auf unterschiedlichen Sensoren beruhen, ein relativ leistungsfahiges Lokalisationsverfahren fur Menschen synthetisieren kann. Kapitel 5 beschaftigt sich mit der Selbstlokalisation des Roboters in Relation zu seiner Umgebung. Zunachst wird kurz diskutiert, wie mehrere solcher Lokalisationsverfahren mit Hilfe eines Kalman-Filters gleichzeitig verwendet werden konnen. Dann wird ein neues lokales Selbstlokalisationsverfahren vorgestellt, das einen 2D Laser-Range-Scan gegen ein punktbasiertes 3D Weltmodell vergleicht und daraus Positionskorrekturen schatzt. Ist die Position des Roboters vollig unbekannt, so benotigt man ein globales Lokalisationsverfahren. Ein neuartiges Verfahren um in 2D die Position des Roboters aus dem Vergleich von aktuellem Laser-Range-Scan und (typischerweise) relativ wenigen, vorher bei bekannter Position gemessener Laser-Range-Scans wird prasentiert und evaluiert. Kapitel 6 diskutiert abschliessend die Bedeutung von Architektur bei der Entwicklung von Lokalisationsverfahren fur Service-Roboter. Gemeinsamkeiten solcher Entwicklungen werden zusammengefasst und anhand von Beispielen aus den Kapiteln 4 und 5 veranschaulicht.