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Prozessautomatisierung
Forschung

Forschungsaktivitäten an der Professur

Die Forschungsschwerpunkte der Professur Prozessautomatisierung liegen auf dem Gebiet autonomer Systeme, speziell autonomer mobiler Roboter, die in unstrukturierten Umgebungen arbeiten. Solche Systeme müssen ihre Umgebung mittels verschiedener Sensoren wahrnehmen, relevante Informationen extrahieren, interpretieren und daraus selbständig Entscheidungen treffen und Aktionen generieren. Die Methoden autonomer Systeme finden zunehmend Verbreitung im Auto (vom Fahrerassistenz­system zum hochautomatisierten Fahren) und in "intelligenten" Fabriken (Industrie 4.0).

Die methodischen Schwerpunkte umfassen die 3D-Umfeldwahrnehmung durch eine Sensorfusion von Stereo-Kameras, 3D-Laserscannern, RGB-D und Infrarot-Kameras, die Bildinterpretation und Objekterkennung sowie die Navigation und Selbstlokalisierung aufgrund dieser Umgebungswahrnehmung. Weitere Arbeiten betreffen fehlertolerante Steuerungsarchitekturen mit Lern- und Adaptionsverfahren, da sich autonome Systeme selbständig auf veränderte Umgebungsbedingungen einstellen müssen. Hierzu wurden bspw. besonders robuste SLAM-Verfahren entwickelt (Simultaneous Localization and Mapping), bei denen Roboter sich in einem unbekannten Gebiet gleichzeitig lokalisieren und eine Karte aufbauen. Ziel dieser Forschungen ist die Langzeitautonomie mobiler Roboter.

Für die Forschungsarbeiten stehen an der Professur eine Reihe von mobilen Plattformen und Versuchsträgern zur Verfügung. Neben mehreren mobilen Robotern für den Außenbereich dienen vier Multirotor-Fluggeräte (QuadCopter) als Experimentier­plattformen für autonome Flugroboter. Eine besondere Herausforderung in der Forschung sind Flugsysteme, die innerhalb von Gebäuden autonom fliegen, ihre Umwelt in Echtzeit wahrnehmen, Hindernisse vermeiden und ohne GPS navigieren können. Für solche Systeme gibt es zahlreiche Anwendungen für Inspektionsaufgaben insbesondere in der Chemie-Industrie, die wir in Kooperation mit BASF verfolgen.

Links: Unsere autonomen Roboter beim SpaceBot Cup 2013, einem Robotik-Wettbewerb der Deutschen Luft- und Raumfahrt DLR. Die Aufgabenstellung entspricht einem typischen Explorationsszenario auf einer Planetenoberfläche. Die Roboter sollen ohne menschlichen Eingriff in einem schwierigen Gelände Objekte auffinden, identifizieren und transportieren, um sie schließlich zu einem Gesamtsystem zu montieren.
Rechts: Beispiel einer dreidimensionalen Umgebungsrepräsentation, wie sie durch einen mobilen Roboter mit Hilfe eines 3D-Laserscanners erzeugt wurde.

Themen

In den nachfolgenden Seiten beschreiben wir weitere Details zu unseren Forschungsaktivitäten: