Inhalt

Es soll eine Steuerung für einen mobilen Indoor-Roboter entwickelt werden, der alle Räume einer Büroumgebung systematisch nach roten Bodenmarkierungen durchsucht. Der Roboter ist mit Abstandssensoren für die Navigation und mit einer Kamera zur Erkennung roter Bodenmarkierungen ausgestattet. Zusätzlich verfügt der Roboter über eine Umgebungskarte. In der Umgebung können dynamische Hindernisse (z.B. Personen) auftauchen.
 
Es wird ein in Python geschriebener Simulator zur Verfügung gestellt. Die Steuerung ist ebenfalls in Python zu realisieren. Es müssen verschiedene Teilproblem wie Wegeplanung, Wegverfolgung mit Hindernisvermeidung und Lokalisierung gelöst werden.
 
Die für die Aufgabenstellung benötigten Verfahren werden in der Vorlesung besprochen. Teile der Vorlesung basieren auf den Inhalten der Bachelor-Vorlesung Einführung in die mobile Robotik

Vorlesung

Teil	Inhalt	Unterlagen
1	Einführung	01_Einleitung.pdf
2	Roboterkinematik	02_Roboterkinematik.pdf
3	Reaktive Navigation	03_Reaktive_Navigation.pdf
4	Grundlagen der Pfadplanung	04_Pfadplanung_Grundlagen.pdf
5	Pfadplanung: Potentialfeldmethoden	05_Planung_Potentialfeldmethoden.pdf
6	Pfadplanung: Wegekartenverfahren	06_Planung_Wegekarten.pdf
7	Pfadplanung: Zellunterteilungsverfahren	07_Planung_Zellunterteilung.pdf
8	Monte-Carlo-Lokalisierung	08_MonteCarloLokalisierung.pdf
9	Fast-SLAM: Kartenerstellung mit einem Partikelfilter	09_Fast_SLAM.pdf

Labor

• Programme werden mit dem Roboter-Simulator in Python erstellt
• Den Roboter-Simulator finden Sie unter:
  merkur.htwg-konstanz.de/lehre/bittel/RoboLabor_MSI
  Lesen Sie die Datei Readme.txt.
• Aufgaben:

  Teil	Inhalt	Aufgabe	Abgabe:
  1	Roboterkinematik	AufgabenBlatt1.pdf	14.04.2016
  2	Pfadverfolgung mit Hindernisvermeidung	AufgabenBlatt2.pdf	12.05.2016
  3	Gitterbasierte Wegeplanung mit A*	AufgabenBlatt3.pdf	02.06.2016
  4	Monte-Carlo-Lokalisierung	AufgabenBlatt4.pdf	16.06.2016
  5	Abschlussprojekt	AufgabenBlatt5.pdf	30.06.2016

Termine

Terminplan ist vorläufig.

Termin	14:00-15:30	15:45-17:15
17.03.2016	Einführung F035
24.03.2016	Roboterkinematik F035
31.03.2016	Reaktive Navigation F035	Einführung in den Simulator F035
07.04.2016	Grundlagen der Pfadplanung F035	F035
14.04.2016	Pfadplanung: Potentialfeldmethoden und Zellunterteilungsverfahren F035	F035
21.04.2016	Pfadplanung: Wegekartenverfahren F035	F035
28.04.2016	Monte-Carlo-Lokalisierung F035	F035
12.05.2016	Monte-Carlo-Lokalisierung F035	F035
02.06.2016	Fast-SLAM: Kartenerstellung mit einem Partikelfilter F035	F035
09.06.2016	F035
16.06.2016	F035	F035
23.06.2016	F035
30.06.2016	F035	F035
NN	Mündliche Prüfung mit Präsentation (Raum NN)

Literatur

• Hertzberg, Lingemann, Nüchter, Mobile Roboter, Springer Vieweg, 2012. Als e-Book in der Bibliothek der HTWG verfügbar!
• Peter Corke, Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB, Springer Tracts in Advanced Robotics Volume 73, 2011. Als e-Book in der Bibliothek der HTWG verfügbar!
• Thrun, Burgard and Fox, Probabilistic Robotics, 647 pages, MIT Press, 2005. Folien und Videos unter www.probabilistic-robotics.org.
• Siegwart and Nourbakhsh, Introduction to Autonomous Mobile Robots, 453 pages, MIT Press, 2011. Folien unter http://www.mobilerobots.ethz.ch
• Choset, Lynch, Hutchinson, Kantor, Burgard, Kavaraki and Thrun, Principles of Robot Motion: Theory, Algorithms and Implementations, 603 pages, MIT Press, 2005.
• Gutmann, Robuste Navigation autonomer mobiler Systeme, Dissertation, Uni Freiburg, 2000.

Nützliche Links

• Entwicklungsumgebung pyCharm für python http://www.jetbrains.com/pycharm/
• NumPy ist ein Paket zum wissenschaftlichen Rechnen mit Python. http://www.numpy.org/
• matplotlib ist ein Paket zum Plotten von Gaphiken. Das Modul pyplot bietet eine ähnliche Schnittstelle wie Matlab an. http://matplotlib.org/
• Matlab-Toolbox von Peter Corke zum Lehrbuch Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB http://www.petercorke.com/RVC/top/toolboxes/
• ROS (Robot Operating System) ist eine Software zur Entwicklung von Roboter-Anwendungen und hat sich mittlerweile zu einem Defacto-Standard entwickelt: http://www.willowgarage.com/pages/software/ros-platform