Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
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Autonome Systeme / Robotik

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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.

Anwendungsbereiche

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Das Fraunhofer IOSB koordiniert das 2018 ins Leben gerufene Kompetenzzentrum ROBDEKON. Darin werden komplexe autonome Robotersysteme für den Einsatz in menschenfeindlichen Umgebungen entwickelt. Umfangreiche Lösungen für die autonome Bewegung und Manipulation werden z. B. an autonomen Baumaschinen demonstriert.

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Im AKIT (»Autonomie-KIT für seriennahe Arbeitsfahrzeuge zur vernetzten und assistierten Bergung von Gefahrenquellen«) wurde ein Zurüst-Kit für bereitstehende Bagger und Traktoren entwickelt, die vor Ort bereitstehen und schnell zu (teil-)autonom Berge- und Transportfahrzeugen in gefährdeten Gebieten umgerüstet werden können. Eine Weiterentwicklung läuft in AKITpro seit 2021.

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In LocSens beteiligt sich das Institut an der Entwicklung von Multisensorsystemen 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 viele neue Anwendungsfälle für autonome Systeme übertragen.

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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.