Echtzeitbildverarbeitung und -bewegungsplanung für einen ballfangenden humanoiden Roboter

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Udo Frese
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 155547020

Dieses Forschungsvorhaben hat zum Ziel, mit einem existierenden humanoiden Roboter auf Rädern zwei gleichzeitig geworfene Bälle zu fangen (Abb. 1). Diese „sportliche“ Anwendung ist technologisch beeindruckend und zeigt, zu welchen Leistungen Robotiksysteme heutzutage imstande sind. Gleichzeitig ist das methodische Ziel des Projektes, zugrunde liegende algorithmische Fragen zur Echtzeitbildverarbeitung und zur Echtzeitbewegungsplanung zu beantworten. Entscheidend für einen erfolgreichen Fang ist die korrekte Vorhersage der Ballflugbahn während der Eigenbewegung des Roboters. Hierbei soll das Wissen über die Eigenschaften von Ballflugbahnen ausgenutzt werden, um Bildverarbeitung und Ballverfolgung in einem gemeinsamen probabilistischen Ansatz zu kombinieren. Dies verspricht eine zuverlässigere Ballverfolgung auch in schwierigen Umgebungen. Daneben muss die Bewegungsplanung die rechnerisch aufwändige Aufgabe lösen, die Bewegung für einen Roboter mit 20 Freiheitsgraden unter Berücksichtigung von Hindernissen und Dynamik in Echtzeit zu planen. Hier soll untersucht werden, inwieweit vorab gelernte Bewegungsmuster helfen, die Bewegung schnell zu starten und während des Bewegens zu verfeinern. Dabei muss ein besonderes Augenmerk auf die Kollisionsvermeidung gelegt werden, um Schäden am Roboter zu vermeiden. Die Anwendung Ballfangen stellt ein ideales Benchmark dar, um diese in der Robotik ganz allgemein wichtigen Aufgabenstellungen anzugehen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Gerd Hirzinger