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Autonome Systeme / Robotik

Umgebungserfassung und Bewegungsplanung für autonome Systeme

Eine wesentliche Komponente autonomer Systeme sind Verfahren zur autonomen Umgebungserfassung, Positionsbestimmung sowie zur statischen und dynamischen Bahnplanung. Für die selbständige Umgebungserfassung sind die Daten unterschiedlicher Sensoren aufzubereiten und in Umgebungsmodelle zu überführen. KI-Verfahren helfen hier, um z. B. aus Kamerabildern und Laserdaten Befahrbarkeitskarten abzuleiten. Wir verfügen über leistungsfähige Verfahren der Sensordatenfusion und des Simulataneous Localization and Mapping (SLAM), um aufgaben- und umgebungsspezifisch eine optimale Umgebungserfassung und Navigation zu ermöglichen. Diese Grundlage nutzen unsere Algorithmen zur Bewegungsplanung, um Robotersysteme optimal in den unterschiedlichsten Umgebungen (strukturiert, unstrukturiert, unter Wasser) zu steuern.

Das Fraunhofer IOSB koordiniert das 2018 ins Leben gerufenen Kompetenzzentrum ROBDEKON (»Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen«). Hier werden komplexe autonome Systeme für den Einsatz in menschenfeindlichen Umgebungen entwickelt und demonstriert. Umfangreiche Lösungen für die autonome Bewegung und Manipulation werden z. B. an autonomen Baumaschinen demonstriert.

Im 2019 abgeschlossenen Projekt AKIT (»Autonomie-KIT für seriennahe Arbeitsfahrzeuge zur vernetzten und assistierten Bergung von Gefahrenquellen«) wurde ein Zurüstkit für Arbeitsmaschinen entwickelt, mit welchen in Katastrophenszenarien vor Ort bereitstehende Bagger und Traktoren schnell zu autonom und teilautonom agierenden Berge- und Transportfahrzeugen umgerüstet werden können, um Arbeiten in besonders gefährdeten Gebieten durchzuführen. Dieser erfolgreich demonstrierte Lösungsansatz wird seit 2021 im Projekt AKITpro weiterentwickelt.

Im Projekt LocSens beteiligt sich das Institut an der Entwicklung von Multi-Sensorsystemen zur Umgebungserfassung unter rauen Bedingungen. In Bereichen in denen optische Sensoren nicht eingesetzt werden können, helfen Sensoren auf Radar- und UWB-Basis, die Umgebung sicher zu erfassen. Die hier umgesetzten Lösungen lassen sich für eine ganze Reihe neuer Anwendungsfälle für autonome Systeme übertragen.

Die für die unterschiedlichen Anwendungen entwickelten Lösungen und Algorithmen können aufgrund ihrer Modularität schnell in kundenspezifische Anwendungen überführt werden. In vielen Fällen fungiert ROS (Robot Operation System) als Middleware. Teillösungen können auch als eingebettete Implementierungen auf leistungsstarken Mikrocontrollerplattformen angeboten werden.