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Das Fraunhofer Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) entwickelt im Projekt ProfiBot ein modulares Roboterbaukastensystem für die berufliche Mechatronikausbildung. Es wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Diese Arbeit hat die Entwicklung eines Systems zum Ziel, mit dem es möglich ist, einen ProfiBot-Roboter an einer Dockingstation zu positionieren und eine Ladung der Akkus durchzuführen. Dies umfasst die Entwicklung der Algorithmen und Architekturen zur Navigation, die Konstruktion und die Herstellung der Dockingstation. Das System wurde so konzipiert, dass es sich gegenüber verschiedenen Störfaktoren, wie beispielsweise unterschiedlichen Lichtverhältnissen, Bodenbeschaffenheiten oder markanten Objekten im Raum, robust verhält.
Das Roboter-Baukastensystem ProfiBot vom Fraunhofer Institut IAIS wird in Zusammenarbeit mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW-Saarbrücken) und der Firma HighTec EDV-Systeme GmbH aus Saarbrücken zu einer mobilen Roboterplattform für die Ausbildung an Hochschulen weiterentwickelt. In dieser Diplomarbeit wird das vorgegebene eingebettete System und ein Echtzeitbetriebssystem der Firma HighTec EDV-Systeme GmbH benutzt, um die Regelung der Motoren und der Fahrzeugbewegungen zu implementieren. Ein Benutzer kann die mobile Roboterplattform mithilfe einer Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung (API) auf Basis von physikalischen Größen ansteuern und aktuelle Zustände abfragen. Um die mobile Roboterplattform flexibel benutzen zu können, werden mit einer zusätzlichen Elektronik digitale und analoge Ein- und Ausgänge des eingebetteten Systems auf die Anwendungen der Robotik angepasst. Neben einem Programmstartschalter und Status-LEDs können vier Schaltleisten zur Kollisionserkennung und analoge Sensoren mit Einheitssignal angeschlossen werden. Zuletzt wird die Reglerstruktur kalibriert und getestet.
Mit der vorliegenden Diplomarbeit entsteht der Prototyp eines Fahrtrichtungsanzeigers für autonom navigierende Roboter. Es werden zunächst wichtige Aspekte der Bewegungsabsichtenerkennung zwischen Robotern und Menschen untersucht. Anschließend steht das Design einer Mensch-Maschine-Schnittstelle für diesen Zweck im Fokus. Den Schwerpunkt der Arbeit bilden die Auswahl einer geeigneten Technik zur prototypischen Umsetzung der Anzeige, der Aufbau der Hardware mit einem Embedded System und die Programmierung dieser Hardware. Der nach Abschluss der Arbeit vorliegende Prototyp weist eine USB-Schnittstelle zur Übertragung von Navigationsdaten auf. Den Kern des Systems bildet ein Embedded System auf Basis des ARM-7 Mikrocontrollers. Die Ansteuerung des aus 64 LEDs bestehenden Displays erfolgt über den LED-Treiberbaustein TLC5920.
Selbstlokalisation eines Mikroflugsystems mit Laserscannern zur 3D-Kartierung von Innenräumen
(2017)
In der Bachelorarbeit Selbstlokalisation eines Mikroflugsystems mit Laserscannern zur 3D-Kartierung von Innenräumen wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Position eines Flugroboters in Abhängigkeit aller sechs Freiheitsgrade darstellen kann. Mithilfe von zwei Laserscannern werden zeitgleich dreidimensionale Karten der Umgebung erstellt. Zur Ermittlung der Bewegung des Flugroboters auf der horizontalen Ebene wird Hector SLAM verwendet. Um zusätzlich Höheninformationen zu erhalten, werden zwei verschiedene Verfahren implementiert: Das erste Verfahren misst die Höhe direkt mithilfe eines Laserscanners, das zweite Verfahren nutzt Hector SLAM zur Ermittlung der Höheninformationen aus der vertikalen Scanebene.
Zustandsregelung für ein Mikroflugsystem zur Ansteuerung vorgegebener Wegpunkte in Innenräumen
(2018)
In der Masterarbeit Zustandsregelung für ein Mikroflugsystem zur Ansteuerung vorgegebener Wegpunkte in Innenräumen wird die Entwicklung einer Positionsregelung für ein Mikroflugsystem vorgestellt. Damit ist es möglich, sowohl in einer bekannten als auch unbekannten Umgebung vorgegebene Wegpunkte automatisch anzusteuern. Die Lokalisation des Flugsystems findet mit interner Sensorik sowie mithilfe von zwei Laserscannern statt. Steht bereits eine Karte der Umgebung zur Verfügung, ist es möglich, einen Pfad zu einem vorgegebenen Zielpunkt zu berechnen und diesen Pfad automatisch abzufliegen.
