IMPERA

Integrierte Missionsplanung für verteilte Robotersysteme

Wissenschaftliche/r Leiter/in:
 
Projektleiter/in:
Dr.-Ing. Markus Eich
 
Ansprechpartner/in:

In dem Forschungsvorhaben IMPERA werden Strategien zur verteilten Missions- und Aufgabenplanung für extraterrestrische Missionen untersucht. Ein Beispiel dafür ist die Exploration einer unbekannten lunaren Umgebung durch ein Team von mobilen Robotern. Die Planung bezieht sich auf mobile, verteilte Robotersysteme, die in ihrer Art heterogen sein können und eine Planung auf Missionsebene ermöglichen. Ziel ist die Entwicklung einer standardisierten, modularen Planungsarchitektur in Form einer Software, welche integriert und verteilt auf mehreren Robotersystemen operiert.

Laufzeit: 01.04.2011 bis 31.03.2014
Zuwendungsempfänger: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Förderkennzeichen: Gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50 RA 1111.
Partner: FG Verteilte Systeme, Universität Kassel
Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: VirGo4
Vorhersagesysteme in reaktiven Gruppen autonomer Roboter (04.2011- 06.2014)
Verwandte Robotersysteme: SeekurJr
Vierrädriger mobiler Outdoor-Roboter
AMPARO
Autonomer Manipulationsroboter

Projektdetails

Scout (Quelle: Markus Eich, DFKI GmbH)

Die Software-Architektur wird im Rahmen des Projektes mit verschiedenen Planungskomponenten versehen und im Einsatz an realen Robotersystemen verifiziert. Die Untersuchung von verschiedenen Handlungsstrategien und die Umsetzung von Planungsalgorithmen werden iterativ in einer Simulationsumgebung getestet. Die anschließende Verifikation und Implementierung findet im Kontext von extraterrestrischer Exploration unter Verwendung mobiler, heterogener Robotersysteme statt.

Als konkrete Anwendungsfälle werden folgende Instanzen von Planungsproblemen betrachtet:

  • Dynamische Sensorabdeckung und dynamische Kommunikationsüberdeckung im Kontext einer lunaren Mission
  • Planung mit beschränken Ressourcen, wie Energie und Speicherplatz
  • Verteilte Exploration mit Hilfe heterogener Systeme
  • Inspektion und Wartung von lunarer Infrastruktur
  • Transfer zwischen räumlicher und symbolischer Darstellung (semantic perception)

Der Transfer zwischen der spatialen Domäne und der semantischen Domäne ist ein wichtiger Bestandteil um auf einer symbolischen Ebene planen zu können. Roboter nehmen Ihre Umgebung durch Sensorik in der räumlichen Domäne wahr, zum Beispiel durch 3D Laserscanner. Ein Teilaspekt des Projektes ist, wie räumliche Information klassifiziert werden kann, um damit auf der symbolischen Ebene ein Planen zu ermöglichen.

Für die oben genannten Planungsprobleme werden spezifische Planungsmodule entworfen und in die im Rahmen von IMPERA geschaffene Planungsarchitektur integriert. Alle Planungsprobleme sollen im Multi-Roboterkontext gelöst und an realen Robotersystemen verifiziert werden.

Videos

IMPERA: Erkundung und Objektmanipulation mit dem Roboter-Team

Ein Team von zwei Robotern zeigt die Fähigkeiten Objekte zu lokalisieren und diese zu transportieren.

Publikationen

2014

An Autonomous Mobile Manipulator for Collecting Sample Containers
Sankaranarayanan Natarajan, Sebastian Kasperski, Markus Eich
In Proceedings of the International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS 2014), (iSAIRAS-2014), 17.6.-19.6.2014, Montreal, o.A., Jun/2014.
Reliable, Cloud-based Communication for Multi-Robot Systems
Ronny Hartanto, Markus Eich
In The 6th Annual IEEE International Conference on Technologies for Practical Robot Applications, (TePRA-2014), 14.4.-15.4.2014, Woburn, Massachusetts, IEEE, Apr/2014.
Towards Coordinated Multi-Robot Missions for Lunar Sample Collection in Unknown Environment
Markus Eich, Ronny Hartanto, Sebastian Kasperski, Sankaranarayanan Natarajan, Johannes Wollenberg
In Journal of Field Robotics, Wiley-Blackwell, volume Volume 31, number Issue 1, pages o.A., Feb/2014.
Semantic Labelling of 3D Point Clouds using Spatial Object Constraints
Malgorzata Goldhoorn, Ronny Hartanto
In Proceedings of the 9th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications, (VISIGRAPP-2014), 05.1.-09.1.2014, Lissabon, SCITEPRESS - Science and Technology Publications, pages 513-518, Jan/2014. ISBN: 978-989-758-002-4.

2013

Evaluation of cooperative exploration strategies using full system simulation
Sebastian Kasperski, Markus Eich, Johannes Wollenberg
In Advanced Robotics (ICAR), 2013 16th International Conference on Advanced Robotics, (ICAR-13), 25.11.-29.11.2013, Montevideo, IEEE, pages 1-6, Nov/2013.
An Application of Fuzzy DL-Based Semantic Perception to Soil Container Classification
Markus Eich
In 2013 IEEE International Conference on Technologies for Practical Robot Applications, (TePRA-2013), 22.4.-23.4.2013, Woburn, Masachusetts, o.A., Apr/2013.

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zuletzt geändert am 06.11.2023
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