Plug-and-Sense: Ein einheitliches Framework zur Selbstkalibrierung von heterogenen Sensoren in der Robotik

• Antragsteller: Dr. Ernesto Tapia Rodríguez
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226703374

Ziel des „Plug-and-Sense“-Projekts ist es, ein Framework für die automatische Selbstkalibrierung und Koordination von mehreren an mobilen Robotern montierten Sensoren (unterschiedlicher Modalität) zu entwickeln. Das Framework wird Selbstkalibrierungsverfahren für einzelne und mehrere Kameras, Laserscanner, Ultraschallsensoren, Infrarotkameras sowie Inertialsensoren umfassen. Unser Framework wird es Robotikern ermöglichen, einen Roboter mit neuen Sensoren auszurüsten und schon nach einer kurzen Anpassungsphase kalibrierte Messwerte aus den neuen Sensoren zu erhalten, durch die Bewegung des Roboters sowie durch die Messungen anderer Sensoren. Das Anbringen neuer Sensoren wird dadurch zu einem einfachen und transparenten Verfahren. Daher auch der Name unseres Projekts: Plug-and-Sense.Die meisten in der Forschung oder in der Industrie verwendeten Kalibrierungsverfahren sind lästige und zeitaufwändige Aufgaben, die eine Unterstützung von Spezialisten, eine spezielle Kalibrierungsausrüstung und die kontrollierte Umgebung eines Labors benötigen. Unser Forschungsvorhaben ist ein Versuch, die Kalibrierung der Sensoren „on-the-fly“ zu ermöglichen. Pervasive Selbstkalibrierung erfordert die autonome Aktivierung der Kalibrierung, die Registrierung und das Matching von Objekten in der Umgebung sowie die Schätzung intrinsischer und extrinsischer Sensorparameter. Wir beabsichtigen die Entwicklung, Evaluierung und Anpassung von Algorithmen, die alle diese Grundschritte auch für Kameras und andere generischen Sensoren generalisieren, um die bereits in der Computer Vision verwendeten Selbstkalibrierungsprinzipien zur Parameterschätzung auf beliebige Sensoren zu erweitern. Unsere Methoden werden es dem Roboter unmittelbar nach dem Anschluss der Sensoren ermöglichen, seine Umgebung autonom zu erkunden und zu untersuchen.Die FU Berlin wird die instrumentierten Fahrzeuge MadeInGermany und E-Instein sowie einen Roboter-Rollstuhl dem Projekt zur Verfügung stellen. Das Projekt wird parallel zu Arbeiten von Doktoranden und Diplomanden durchgeführt, die Software für die autonomen Fahrzeuge entwickeln. Studenten werden die notwendigen Fahrtests durchführen, um die Genauigkeit und Echtzeitfähigkeit der Algorithmen dieses Forschungsprojekts zu überprüfen. Diese Experimente werden regelmäßig, sowohl innerhalb des Institutsgebäudes und in Räumlichkeiten der Universität, als auch außerhalb, auf Straßen rund um den Campus, durchgeführt werden.Im Idealfall wird autonome Kalibrierung durch die Ergebnisse dieses Projekts zu einem grundlegenden Merkmal aller Service-Roboter oder Roboter-Fahrzeuge werden, so dass Hersteller Plug-and-Sense-Komponenten anbieten können. Somit würde die hier beabsichtigte Forschung eine grundlegende Verbesserung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik in der Robotik darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen