Simulation von Robotern und Sensoren

Robotersimulation USARSim

Als Werkzeug für den Entwurf und die Verifikation von Algorithmen nutzen wir die Robotersimulation USARSim.

Diese Robotersimulation greift auf die weit verbreitete Middleware Unreal Engine, welche sowohl eine hochwertige Grafikengine als auch eine ausgereifte Physikengine beinhaltet, zurück.

Im Zuge unserer Forschungsarbeiten wurde eine transparente Schnittstelle zwischen der Simulationsumgebung und den SkeyeCopter-Softwaremodulen, die im Rahmen des Quadrocopter-Projekts zum Einsatz kommen, entworfen und implementiert.

Robotersimulation USARSim und bioSLAM im Einsatz

Dank der Simulationsumgebung können vitalere Methoden der Softwareentwicklung zum Einsatz kommen. Sie eignet sich zum Experimentieren und der Evaluierung neuer Ansätze ausgesprochen gut.

Insbesondere Verfahren zur Bildverarbeitung lassen sich mit der Simulationsumgebung effizient entwickeln und testen. So kommt sie zum Beispiel im Zusammenhang mit Forschungsarbeiten im Bereich der biologisch gestützten simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung zum Einsatz.

Image Server

Da wir die Roboter-Simulation im GNU/Linux Umfeld einsetzen, mussten wir einen Weg finden Kamerabilder extrahieren zu können. Durch vorhergehende Ansätze inspiriert haben wir die zugrunde liegende Simple DirectMedia Layer library (SDL) um einen multi-threaded Image Server erweitert. Der Image Server unterstützt JPEG und PNG Kompression sowie Caching der kodierten Bilddaten.

Die aktuelle Version der Software lautet SDL-1.2.14-20100225. Sie können den modifizierten Quelltext hier herunterladen.
Eine ausführlichere Beschreibung des Image Servers findet sich in der Anleitung zu USARsim.

USARSim Modifikationen

Sonar Sensor

AirRobot equipped with a line laser within the robot simulation USARSim

Wir haben auch das Modell des in USARSim enthaltenen Sonar Sensors anpassen müssen. Während einiger Experimente viel auf, dass der Sensor keinen Schallkegel generiert wie er es sollte. Unsere Modifikation erzeugt ein konisches Messsignal. Es unterstützt unterschiedliche Auflösungen und Messintervalle.

Hier kann der UnrealScript Quelltext des modifizierten Sensors heruntergeladen werden. Unser angepasster Sensor wurde auch dem USARSim Projekt beigesteuert. Darüber hinaus wurde der Quelltext auf die aktuellste USARSim Version, welche auf der Unreal Engine 3 basiert, portiert.

Line Laser

Zur Unterstützung unserer Entwicklung eines Active Stereo System basierend auf strukturiertem Licht haben wir für die USARSim Roboter Simulation das Modell eines Linienlasers erstellt. Trotz der optimalen Eigenschaften des simulierten Sensors hilft uns dieses Modell unser Verfahren in einem Realwelt Szenario zu verbessern.

Der Quelltext des Linienlasers wurde ebenfalls im Rahmen des USARSim Projekts veröffentlicht.

Kontakt

Ansprechpartner für das Projekt ist Dipl.-Inf. Sebastian Drews.

Publikationen zum Thema

  • Drews, S., Lange, S., Protzel, P. (2010). Validating an Active Stereo System Using USARSim. Proc. of International Conference on Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR), Darmstadt, Germany.
  • Drews, S., Lange, S., Protzel, P. (2010). Creating a Distributed Development Environment for Unmanned Aerial Vehicles using USARSim. 55th International Scientific Colloquium (IWK), Ilmenau.