Autonome Mobile Systeme 1999: 15. Fachgespräch München, 26.–27. November 1999

433 Pages·2000·26.665 MB·German

by  Gisbert Lawitzky (auth.), Günther Schmidt, Uwe Hanebeck, Franz Freyberger (eds.)

Informatik aktuell
Herausgeber: W. Brauer
im Auft rag der Gesellschaft fUr Informatik (GI)
Springer
Berlin
Heidelberg
New York
Barcelona
Hongkong
London
Mailand
Paris
Singapur
Tokio
Gunther Schmidt Uwe Hanebeck
Franz Freyberger (Hrsg.)
Autonome
Mobile Systeme
1999
15. Fachgespdich
Munchen, 26.-27. November 1999
t
Springer
Herausgeber und wissenschaftliche Tagungsleitung
Gunther Schmidt
Uwe Hanebeck
Franz Freyberger
Lehrstuhl flir Steuerungs-und Regelungstechnik
Technische UniversiUit Munchen
80290 Munchen
http://www.lsr.ei.tum.de
Erweiterter Fachgespriichsbeirat
Prof. Dr.-Ing. R. Dillmann, Universitat Karlsruhe
Prof. Dr.-Ing. G. Farber, Technische Universitat Munchen
Dr. G. Grunwald, Deutsches Zentrum flir Luft-und Raumfahrt
Prof. Dr.-Ing. G. Hirzinger, Deutsches Zentrum flir Luft-und Raumfahrt
Prof. Dr.-Ing. K. F. Kraiss, RWTH Aachen
Dr. E. Kruse, Technische Universitat Braunschweig
Dr. G. Lawitzky, Siemens AG, Munchen
Prof. Dr. rer. nat. habil. P. Levi, Universitat Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. H. Niemann, Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Nurnberg
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. G. Schmidt, Technische Universitat Munchen
Prof. Dr.-Ing. F. M. Wahl, Technische Universitat Braunschweig
Prof. Dr.-Ing. H. Worn, Universitat Karlsruhe (TH)
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Autonome mobile Systeme : ... Fachgespriich. - 10[?]-... - Berlin ;
Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong ; London; Mailand ;
Paris ; Singapur ; Tokio : Springer, 1994[?]
(Informank aktuell)
Erscheint jiihrl. -BibJiographische DeskriptiOB Bach 15 (1999)
brosch. : DM 90.00 (Einzelbd.)
15.1999. Munchen, 26.-27. November 1999
CR Subject Classification (1999): 1.2.9,1.4.9
ISBN-13: 978-3-540-66732-2 e-ISBN-13: 978-3-642-59708-4
DOl: 10.1007/978-3-642-59708-4
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000
Satz: Reproduktionsfertige Vorlage vom Autor/Herausgeber
Gedruckt auf saurefreiem Papier SPIN: 10697524 33/3142-543210
Vorwort
Das 15. Fachgespriich "Autonome Mobile Systeme" AMS'99 findet am 26. und 27.
November 1999 an der Technischen Universitiit Miinchen statt und wird vom Lehrstuhl
fUr Steuerungs- und Regelungstechnik gemeinsam mit dem Sonderforschungsbereich
SFB 453 "Wirklichkeitsnahe Telepriisenz und Teleaktion" ausgerichtet.
Diese bestens etablierte Veranstaltung gibt einen Uberblick iiber aktuelle For
schungsergebnisse auf dem Gebiet autonomer mobiler und/oder robotischer Systeme.
Sie bietet Experten und wissenschaftlichem Nachwuchs aus Universitiiten, Industrie
und Forschungseinrichtungen ein Forum fUr Erfahrungsaustausch und Diskussionen.
In einem umfangreichen Vortragsprogramm werden 37 technische Beitriige in zwei pa
rallelen Sitzungsreihen priisentiert. Dabei werden Fragestellungen zu Sensorsystemen,
Umgebungsmodellierung, Lokalisierung und Navigation von mobilen Robotern inkl.
Laufrobotern sowie der Planung und AusfUhrung von Manipulationsaufgaben behan
delt. Weitere Beitriige betreffen Anwendungen von Servicerobotern und neuartige indu
strielle Komponenten fUr autonome mobile Systeme. In einem Plenarvortrag berichtet
Dr. Lawitzky, Siemens AG, iiber Anwendungserfahrungen mit autonomen mobilen Sy
stemen.
Eine Sondersitzung ist einem von der Bayerischen Forschungsstiftung gef6rderten
neuartigen Dienstleistungsroboter gewidmet, der zur Zeit unter der FederfUhrung des
DLR von einem Konsortium aus Universitiits-Instituten, Forschungseinrichtungen und
Industrieunternehmen entwickelt wird. Konsortialpartner sind: DASA, MayTec, Sedl
bauer AG, Lehrstuhl fUr Steuerungs- und Regelungstechnik der Technischen Univer
sitat Miinchen, Lehrstuhl fUr Mustererkennung der Universitiit Erlangen Niirnberg,
Innostrat, Med-Inno-Tech, Technology Consultants und das Institut fUr Internationa
les Innovationsmanagement der Universitiit Bern.
Ais eine Besonderheit des 15. Fachgespriichs besteht am Nachmittag des zweiten
Tages Gelegenheit, an einem von Dr. Prassler, FAW Ulm, ausgerichteten Workshop
"Sicherheitskonzepte, -systeme und -komponenten fUr Serviceroboter" teilzunehmen.
Ziel dieses Treffens ist es, Sicherheitskonzepte, -systeme und -komponenten vorzustellen
und eine Bestandsaufnahme bisheriger Losungen vorzunehmen. Weiterhin solI dariiber
diskutiert werden, inwieweit sich existierende applikationsspezifische Losungen verall
gemeinern lassen. Beitriige zu dieser eigenstiindigen Veranstaltung konnten aus termin
lichen Griinden leider nicht in den vorliegenden Berichtsband aufgenommen werden.
Bei der Auswahl der Beitriige fUr das Fachgespriich aus 50 eingegangenen Kurzfas
sungen erhielten die Veranstalter wie immer wertvolle Unterstiitzung durch den erwei
terten Fachgespriichsbeiratj allen beteiligten Fachkollegen sei an dieser Stelle herzlich
fUr ihre Miihe gedankt. Besonderer Dank der Herausgeber gilt Herrn Dr. Lawitzky
fUr die Ubernahme des Plenarvortrags, den Autoren fUr ihre qualitativ hochwertigen
Fachbeitriige und ihre Termintreue und schlieBlich Herrn Prof. Dr. Brauer, dem Her
ausgeber von "Informatik aktuell" sowie dem Springer-Verlag fiir die Forderung dieses
Berichtsbandes.
Die Herausgeber:
G. Schmidt, U. Hanebeck, F. Freyberger Miinchen, im September 1999
Inhaltsverzeichnis
Ubersichtsbeitrag
Mensch-Maschine-Interaktion bei Servicerobotik-Systemen .................. 2
G. Lawitzky,
Siemens AG, Munchen
Laufroboter
Weiterentwicklung des Harmonic Drive Getriebes
fur Anwendungen in autonomen mobilen Systemen ........................ 10
R. Slatter,
Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH, Limburg
Aspekte der bildverarbeitungsgestutzten Lokomotion
humanoider Laufmaschinen ................................................ 22
O. Lorch, M. Buss, F. Freyberger, G. Schmidt,
Technische Universitat Munchen
Dynamic Control for Stabilization of the Four-Legged
Walking Machine BISAM in Trot Motion .................................. 33
O. Matsumoto, Mechanical Eng. Lab., Tsukuba, Japan,
W. flg, K. Bems, R. Dillmann, FZI Karlsruhe
Autonome Eigenschaften
Realzeitfahige Multiagentenarchitektur fUr autonome Fahrzeuge ........... .44
S. Gorzig, A. Gem, DaimlerChrysler AG,
P. Levi, Universitat Stuttgart
Konfliktanalyse auf BinnenwasserstraBen .................................. 56
R. Barthel, J. Beschnidt, E. D. Gilles, Universitat Stuttgart
T. Gem, IN-Innovative Navigation GmbH, Stuttgart
ODEMA - Eine objektorientierte Methode zur Entwicklung
Technischer Multi-Agenten-Systeme am Beispiel von
Asimov-Holonischen Transportrobotern .................................... 66
E. Westkamper, A. Braatz, A. Ritter, C. Schaeffer,
Fraunho/er IPA, Stuttgart
VIII
Lokalisierung
3D Ultraschall-Entfernungsmessung mit Pseudo-Random Sequenzen ........ 78
M. Berg, K.-W. Jorg, J.-P. Paulick,
Universitat K aiserslautern
Kamera-basiertes Sensorsystem eines
mobilen Mikroroboters .................................................... 88
H. Worn, A. Burkle,
Universitat Karlsruhe (TH)
Echtzeitfahige Positionskorrektur auf Basis
naturlicher Landmarken ................................................... 98
M. Pauly, M. Finke, L. Peters, K. Beck,
GMD-Forschungszentrum Informationstechnik GmbH, Sankt Augustin
Sensordatenfusion zur robusten und prazisen
EKF Lokalisierung von mobilen Robotern ................................ 108
K. O. Arras, N. Tomatis,
EPFL, Lausanne
RoLoPro - Simulationssoftware fur die Selbstlokali-
sation eines autonomen mobilen Roboters ................................ 118
D. Schafer, M. Buck, B. Kluge, H. Noltemeier,
Universitat Wurzburg
Globale Lokalisation mobiler Roboter mit naturlichen
Landmarken in dynamischen Umgebungen ................................ 128
T. Rupp, P. Levi,
FZI Karlsruhe
Manipulation
Biologically Motivated Hand-Eye Coordination for the
Autonomous Grasping of Unknown Objects .............................. 140
A. Hauck, G. Passig, J. Ruttinger, M. Sorg, G. Farber,
Technische Universitat Munchen
Die Stewart-Plattform als dynamisches Lastaufnah-
mesystem eines mobilen Roboters ........................................ 150
R. Graf, R. Dillmann,
Universitat Karlsruhe
IX
Ein evolutionarer Algorithmus zur lokalen Manipulatorwegeplanung ....... 160
R. Corsepius,
Universitat Ulm
Visuelles Reinforcement-Lernen zur Feiapositionierung
eines Roboterarms iiber kompakte Zustandskodierung .................... 169
J. Zhang, G. Brinkschroder, A. Knoll,
Universitat Bielefeld
Ein Konzept flir die mobile Manipulation von unbekannten Objekten
mit Hilfe von 3D-Rekonstruktion und Visual Servoing .................... 179
A. Matsikis, M. Schmitt, M. Rous, K.-F. Kraiss,
RWTH Aachen
Vergleich verschiedener bildbasierter RegIer zur
Realisierung teilautonomer Greifvorgange ................................. 188
O. Lang, R. Vogel, N. T. Siebel, A. Graser,
Universitat Bremen
Sonderbeitrage Dirokol
Simultane Lokalisierung und Kartenaufbau
fiir einen mobilen Serviceroboter ......................................... 200
K. Briechle, U. D. Hanebeck,
Technische Universitat Munchen
Global konsistente visuelle Lokalisation ohne vorgegebene Karte .......... 211
U. Frese, M. Hormann, B. Bauml, G. Hirzinger,
DLR WefJling/Oberpfaffenhofen
Probabilistisch modellierte Blicksteuerung zur
Selbstlokalisation anhand natiirlicher Landmarken ........................ 221
C. Drexler, C. Frank, J. Denzler, H. Niemann,
Universitat Erlangen-Nurnberg
Anwendung von autonomen mobilen Systemen
im klinischen und hauslichen Bereich ..................................... 231
R. Cerny-Provaznikova,
mitsystem gmbh, Munchen
Signaturbasierte Steuerung flir einen Serviceroboterarm ................... 241
S. Estable, B. Madiger, E. Schmidt,
DaimlerChrysler Aerospace, Bremen
x
Sensorsysteme / Sensordatenverarbeitung
Ein Multiagentensystem fUr explorative Pruftechnik ...................... 244
T. Buchheim, G. Hetzel, G. Kindermann, P. Levi,
Universitiit Stuttgart
Schritthaltende Objektklassifikation fUr einen
autonomen mobilen Roboter ............................................. 254
A. Baune, S. Simon, H. A. Kestler, F. Schwenker, G. Palm,
Universitiit Ulm
Planung von Mefipositionen zur automatischen und
autonomen Oberflachenvermessung ....................................... 262
M. von Ehr, R. Dillmann, Universitiit Karlsruhe,
S. Vogt, DaimlerChrysler A G, Ulm
Ein 3D Weltmodell zur teilaktiven Positionsverfolgung
in komplexen dynamischen Umgebungen ................................. 272
A. Walth elm, R. Kluthe, A. M. Mamlouk,
M edizinische Universitiit zu Lubeck
Bahnplanung / Regelung / Ausfiihrung
Robuste reaktive Bahnregelung und Kollisionsvermeidung
eines autonomen mobilen Roboters ....................................... 284
A. Mojaev, A. Zell,
Universitiit Tubingen
SiVCAT-Sichtsystemfunktionen fur die automatisierte Montage:
3D-Lagemessungen ....................................................... 293
E. Kruse, F. M. Wahl,
Technische Universitiit Braunschweig
Trajektoriengenerierung und Bahnregelung fur
nichtholonome, autonome Fahrzeuge ...................................... 303
M. Buttelmann, B. Lohmann, Universitiit Bremen,
M. Kieren, Robert Bosch GmbH, Schwieberdingen
Optimal Control for a Synchronous Driven
Unicycle-Like Autonomous Mobile Robot ................................. 313
C. Tarin, H. Brugger, B. Tibken, E. P. Hofer,
Universitiit Ulm
XI
Serviceroboter
MARVIN
Der autonom fliegende Erkundungsroboter der TU Berlin
und sein Erfolg beim Wettbewerb IARC'99 ............................... 324
M. Musial, U. W. Brandenburg, G. Hommel,
Technische Universitat Berlin
Ein Fahrassistent fUr iiltere und behinderte Menschen ..................... 334
T. Rajer, A. Lankenau,
Universitiit Bremen
Ein Interaktives Mobiles Service-System fUr den Baumarkt ............... 344
H.-J. Boehme, H.-M. Gross,
Technische Universitiit flmenau
U mgebungsmodellierung / Exploration
Kamerabasierte 3D-Rekonstruktion der Einsatz-
umgebung eines mobilen Roboters ........................................ 356
M. Schmitt, J. Brodersen, G. Lietz, F. Lomberg, K.-F. Kraiss,
RWTH Aachen
Dreidimensionale Umgebungsmodellierung durch
monokulare Exploration mit einem mobilen Roboter ...................... 366
S. Feyrer, O. Schimmel, A. Zell,
Universitiit Tubingen
Eine konfigurierbare Systemarchitektur zur
geometrisch-topologischen Exploration von Innenraumen .................. 376
S. Blum, T. Einsele, A. Hauck, N. O. Staffier,
G. Fiirber, T. Schmitt, C. Zierl, B. Radig,
Technische Universitiit Munchen
Autorenverzeichnis ................................................ 389