RoboNav - Off-Road-Navigation für Roboter-Plattformen

Automatisierte Roboter, die in der Lage sind in unzugänglichen und schwierigen Umgebungen wie alpinen Regionen zu navigieren, können eine signifikante Hilfe für Nutzer wie Bergretter oder Erbauer/Wartungspersonal für Infrastruktur (z.B. Wege und Schutzbauten) sein. Solche Roboter können automatisiert den von Material, Werkzeugen oder Personen wie auch Bau-oder Wartungsarbeiten (auch wenn die tatsächliche Entwicklung der Manipulationsfähigkeiten ausserh. des Scope des Projektes liegt) durchführen. Aufgrund von Laufzeit und Zuladung ist hier die Anwendung von Bodenrobotern realistischer. Zwei Hauptprobleme treten beim Einsatz solcher Roboter in unzugänglicher Umgebung auf. Im Gegensatz zu Menschen brauchen Roboter i.A. sehr detaillierte Karten ihrer Umgebung um zu navigieren; Bestimmung und Ausführung eines effizienten und sicheren Pfads zum gegebenen Ziel. In technisierter Umgebung wie Städten oder Autobahnen sind detaillierte Karten verfügbar. In unzugänglichen und unstrukturierter Umgebung müssen Karten vorher durch den Roboter selbst oder durch luftgestützte Systeme generiert werden. Das Fakt, dass detaillierte Karten für unzugängliche Bereiche nicht existieren, und der aufwändige Prozess der Kartenerstellung sind Hindernisse für schnellen und einfachen Einsatz. Weiters sind Menschen in der Lage auch mit wenig detailreichen Karten und ungefähren Routenangaben in schwierigem Gelände zu navigieren. Dies liegt an den hervorragenden Fähigkeiten in der Wahrnehmung und Bewegung. Roboter dagegen brauchen sehr detaillierte Karten und eine sehr präzise Positionsbestimmung, um herausfordernde Navigationsaufgaben zu bewältigen. Um Bodenrobotern die sichere und effiziente Navigation in schwierigem Gelände zu ermöglichen, um Endnutzer zu unterstützen, hat sich RoboNav drei Hauptziele gesetzt. Erstens werden in enger Kooperation mit den beteiligten Endbenutzern Anwendungsfälle definiert, die sowohl für die Nutzer relevant als auch realistisch umsetzbar und hilfreich sein sollen. Die Definition erfolgversprechender Anwendungsfälle und realistischer Bedingungen sorgt für eine realistische Erwartungshaltung und erhöhte Akzeptanz der Nutzer. Das zweite Ziel von RoboNav ist die Entwicklung einer Pipeline, die es ermöglicht Erdbeobachtungsdaten in Information für die Navigation überzuführen. Das Ziel ist es den aufwendigen Schritt des Mappings der Umgebung mit UAVs oder dem Roboter zu eliminieren. Die Innovation ist hier, dass die Navigationsdaten in Abhängigkeit der Bewegungsfähigkeiten des Roboters berechnet werden, um einen breiten und einfachen Einsatz der Idee zu ermöglichen. Das dritte Ziel von RoboNav ist die Entwicklung eines integrierten Navigationskonzepts, das die automatisierte Navigation von Robotern in den schwierigen Umgebungen ermöglicht. Um dies zu erreichen, müssen die Kompetenzen von zwei Wissenschaftsdisziplinen (Geodäsie und Robotik) kombiniert werden.Das geeignete Navigationskonzept inkludiert Lokalisierung, Routing, und Guidance, die für den Gebrauch in automatisch navigierenden Robotern geeignet sind. Das vorgeschlagene Navigationskonzept wird implementiert und in einen Demonstrator mit einer Roboterplattform integriert. Das integrierte System wird dann in realistischen Feldtests evaluiert, die in Kooperation mit den Nutzern erarbeitet werden. Zusammenfassend legt das Projekt Basis sowohl für zukünftige Einsätze von solchen Robotern im Feld als auch für die wirtschaftliche Nutzung der Resultate durch die jungen beteiligten Unternehmen aus beiden Disziplinen.