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Next-Best-View-Planning auf Voxelkarten durch einen mit Tiefensensoren ausgestatteten mobilen Roboter

Buschor, Christopher (2013) Next-Best-View-Planning auf Voxelkarten durch einen mit Tiefensensoren ausgestatteten mobilen Roboter. Bachelor's. DLR-Interner Bericht. DLR-IB 572-2013/13, 49 S.

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Abstract

Es sind am Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Algorithmen auf mobilen Robotern implementiert worden, die sich dadurch in bekannten 3D-Karten lokalisieren und eine 2D-Navigation zur Verfügung stellen können. Am Roboter sind ToF-Kameras , sowie entsprechende Sensoren zur Odometrie vorhanden. Um auch unbekannte Umgebungen kartieren zu können, wird derzeit ein SLAM-Verfahren implementiert. Soll der Roboter diese Aufgabe autonom erfüllen, ist eine Explorationskomponente notwendig, die nach jedem Kartierungsschritt einen Standpunkt für die nächsten Kameraaufnahmen berechnet. Für den Fall der Lokalisierung in einer bekannten Umgebung existiert ein sehr einfaches Verfahren, welches aus einer lokalen Karte Anfahrtspunkte berechnet. Dies ermöglicht ein autonomes Navigieren des Roboters, bis die Lokalisierung erfolgreich ist und auf eine Navigation in der bekannten Karte der Umgebung zurückgegriffen werden kann. Dieses Verfahren hat sich für eine effiziente Exploration jedoch als untauglich erwiesen. Zur Entwicklung eines geeigneten Verfahrens wurden zunächst verschiedene, bereits erprobte Next-Best-View-Explorationsverfahren analysiert und bzgl. der Adaptierbarkeit für die Problemstellung untersucht. Es hat sich dabei herausgestellt, dass es sinnvoll ist, einen Algorithmus zu verwenden, welcher Next-Best-View-Positionen stets an Übergängen von bereits erkundeten zu noch unbekannten Gebiet berechnet. Werden mehrere mögliche nächste Anfahrpunkte gefunden, wird über eine Gewichtung von Fahrtkosten und erwarteten Informationsgewinn, der als am geeignetsten bestimmte Punkt gewählt. Dadurch wird erreicht, dass die Fahrtrichtung prinzipiell Richtung unbekanntem Raum liegt und pro Messung möglichst viel unbekanntes Gebiet vermessen werden kann. Bei Räumen beispielsweise werden Durchfahrten zu weiteren unbekannten Räumen schnell gefunden, wie es auch in der Simulation nachzuvollziehen war. Implementiert wurde das neu entwickelte Verfahren auf Voxelkarten, in dem sog. Probabilistic Dynamic Octree Space. In diesem Raum werden Voxeln Besetzungswahrscheinlichkeiten zugewiesen und solche mit gleichem Inhalt, zur Speicherplatzminimierung, zu Octrees zusammengefasst. Das entwickelte Verfahren stellt eine effiziente Explorationskomponente dar und kann für SLAM Verfahren genutzt werden.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/84159/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Bachelor's)
Title:Next-Best-View-Planning auf Voxelkarten durch einen mit Tiefensensoren ausgestatteten mobilen Roboter
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Buschor, Christopherchristopher.buschor (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:5 August 2013
Refereed publication:No
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:49
Status:Published
Keywords:Exploration, SLAM, Navigation, Mobile Robotik
Institution:Technische Universität München
Department:Lehrstuhl für Datenverarbeitung
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Space Technology
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Research theme (Project):R - Vorhaben Multisensorielle Weltmodellierung
Location: Oberpfaffenhofen
Institutes and Institutions:Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Perception and Cognition
Deposited By: Rink, Christian
Deposited On:16 Dec 2013 15:49
Last Modified:31 Jul 2019 19:42

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