Forschung
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.
Projekte
ViPRICE - Visual Place Recognition in Changing Environments
Visual Place Recognition ist die Aufgabenstellung bekannte Orte anhand von Bildinformationen wiederzuerkennen. Während für statische Umgebungen bereits sehr gute Lösungen exitieren, ist die Aufgabenstellung in veränderlichen Umgebungen, wie beispielsweise über verschiedene Tageszeiten oder Wetterbedingungen hinweg, ein aktives Forschungsfeld. [weiter zur Projektseite ViPRICE]
VIVARE - Virtuelle Absicherung des hochautomatisierten Fahrens durch variierte Realität
Das Automobil befindet sich derzeit in einem der größten Wandlungsprozesse seiner Geschichte. Zunehmend werden Fahraufgaben von intelligenten Assistenzsystemen unterstützt und das langfristige Ziel ist ein vollständig autonomes Fahrzeug, das Passagiere und Fracht ohne menschlichen Eingriff transportiert. Die Kernfrage dieses Projekts lautet: Wie kann die korrekte Funktionsweise dieser Systeme sichergestellt werden... [weiter zur Projektseite VIVARE]
multiFusion - Adaptive Multi-Sensor-Datenfusion mit Faktorgraphen
Mit diesem Projekt werden durch einen neuen, optimierungsbasierten Ansatz auf Basis von Faktorgraphen einige Unzulänglichkeiten der weit verbreiteten EKF-basierten Lösungsmethoden zur Sensordatenfusion überwunden. Ein Framework zur Anbindung verschiedenartiger Sensorik wird unter Verwendung robuster Verfahren entwickelt und mit realer Hardware validiert. Anhand geeigneter Gütekriterien werden Ergebnisse mit dem traditionellen EKF-Ansatz auch insbesondere in Bezug auf die Konsistenz der Lösung verglichen. Zur Evaluation kommen unsere mobilen Roboter auf Basis des SummitXL zum Einsatz. Sie sind mit verschiedenster Sensorik ausgestattet und können mit Hilfe eines UWB-Referenzsystems sehr genau lokalisiert werden.
I-RobEka: Interaktionsstrategien für eine robotische Einkaufsassistenz
In der Zusammenarbeit von Mensch und Robotern müssen Design und Steuerung auf die Bedürfnisse von Menschen und die Interaktion mit ihnen abgestimmt sein. In Alltagssituationen, die durch eine hohe Komplexität und Dynamik gekennzeichnet sind, ist diese Interaktion bisher nicht immer zufriedenstellend. Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung eines situativ adaptierenden Interaktionskonzeptes und dessen Realisierung ... [weiter zur Projektseite I-RobEka]
KIN-TUC: Aufbau eines universitätsweiten Kooperationsnetzwerks Künstliche Intelligenz am Beispiel Ambient Assisted Living
Künstliche Intelligenz (KI) ist zu einem Schlüsselthema geworden und gewinnt stetig an Bedeutung. Es soll die Welt hinsichtlich ihrer komplexen Zusammenhänge für Maschinen verstehbar machen. Dabei fächert sich das Forschungsgebiet breit auf und findet sich heute schon in vielen Anwendungen (wie Bild- und Sprachverarbeitung) wieder. Um innerhalb dieses Gebietes weiter voran zu kommen und neue methodische Ansätze für ein besseres KI Verständnis zu erlangen, sollen durch dieses interdisziplinäre Projekt Synergien verschiedenster Professuren der TU Chemnitz im Bereich KI genutzt und zu einem Kompetenznetzwerk zusammengeführt werden. ... [weiter zur Projektseite KIN-TUC]
smartLoc - Robuste Satellitennavigation mit generalisierten Faktorgraphen
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines algorithmischen Verfahrens, das eine wesentliche Verbesserung der Integrität und auch der Genauigkeit der Positionsschätzung in Umgebungen mit beeinträchtigtem Satellitenempfang ermöglicht.
Um dies zu erreichen soll ein generalisierter Faktorgraph entwickelt werden ... [weiter zur Projektseite smartLoc]
H-RoC - Kooperation zwischen Menschen und Robotern
Die Kooperation zwischen Menschen und Robotern hat in der stationären Robotik bereits vielversprechende Fortschritte gemacht - beispielsweise mit der Roboterplattform BAXTER. Allerdings ist die Kooperation im Bereich der mobilen Robotik noch nicht soweit vorangeschritten. Daher beschäftigt sich die Professur Prozessautomatisierung gemeinsam mit den Professuren Medieninformatik, Grafische Datenverarbeitung und Visualisierung, Technische Informatik und Computergrafik (HTW Dresden) mit dieser Problemstellung im Projekt Human-Robot-Cooperation (H-RoC).
Wir haben als Anwendungsszenario eine Großbaustelle aufgegriffen, in welchem Roboter und Bauarbeiter miteinander arbeiten sollen. Die wichtigsten Forschungsbereiche sind die mobile Robotik, Menschen- und Gestenerkennung, die visuelle, auditive und haptische Kommunikation mit dem Roboter, die Visualisierung aller relevanten Daten sowie die Verwaltung aller anfallenden Daten.
SpaceBot Cup - Autonome Roboter für die Planetenerkundung
Roboter sind heutzutage allgegenwärtig - auf der Erde und im All. Die mit Hightech vollgepackten Helfer übernehmen hier vielfältige Jobs. Die Weltraumrobotik gilt längst als Schrittmachertechnologie auch für terrestrische Anwendungen von der Medizintechnik bis zu Fahrerassistenzsystemen. Vor diesem Hintergrund lobte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Jahr 2012 und 2014 einen Wettbewerb aus - den "SpaceBot Cup". Bundesweit gesucht wurden außergewöhnliche Ideen, die zunächst als Projektskizze eingereicht werden konnten. Wir waren eines von zehn Teams, die am Wettbewerb teilnehmen durften... [weiter zur Projektseite SpaceBot Cup]