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Labor für Autonome Fahrzeuge / Mobile Robotik (C107)

Das Labor wurde bereits 2002 aufgebaut, um die Studenten für den damals schon prognostizierten Wachstumsmarkt der autonomen mobilen Systeme zu qualifizieren. Es wird zu 80% für die Lehre und zu 20% für die angewandte Forschung genutzt. In der Lehre werden im Rahmen von Laborpraktika ausgewählte Konzepte zur Programmierung von autonomen mobilen Robotern implementiert und evaluiert. Die Praktikumsaufgaben stammen aus den Bereichen Fahrerassistenzsysteme, Dienstleistungsrobotik und Produktionsautomation. 

Ziele und Idee

Im Bereich Fahrerassistenzsysteme lernen die Studierenden, wie man fahrzeugübergreifend das Umfeld des Automobils detektieren und aktiv den Fahrer entlasten kann. In der Dienstleistungsrobotik werden Aufgaben wie flächendeckende Bearbeitung oder die Handreichung von Gegenständen bearbeitet. In der Produktionsautomatisierung werden Konzepte aus dem Forschungsbereich Industrie 4.0 geübt. Dazu zählt neben frei navigierenden Fahrerlosen Transportsystemen auch die autonome Kommissionierung von Bauteilen. 

  1. Humanoider Roboter Nao

  2. Unsere Stars

  3. Mobile Roboter

  4. Putzroboter übernimmt ungeliebte Putzaufgaben im Haushalt

  5. Nao und Freunde

Laborausstattung und Akivitäten

Geräte und Funktion

Für die Programmierung verwenden die Studierenden eine Lehrversion der kommerziellen Robotersteuerungssoftware iRobCon. In der verteilten Architektur von iRobCon können die Studierenden aufgabenbezogen ausgewählte Module des Steuerprogramms selbst in Java implementieren und integrieren. Zum Testen der Programmteile steht ein Simulator zur Verfügung. Die Steuerprogramme laufen verteilt auf den On-board-Rechnern der mobilen Roboter und den stationären Entwicklungsrechnern ab. Auf den mobilen Robotern läuft das Betriebssystem LINUX. Auf den Entwicklungsrechnern wird mit Windows gearbeitet.
Mobile Roboter

  • 6x Pioneer 3-DX für Überwachung und Manipulation mit PTZ-Farbkamera Canon VC-C4, Ultraschallsensoren, Lasersensor SICK-LMS200, Taktilen Sensoren (Bumper-Arrays), 2DOF-Gripper, Onboard-Embedded Mamba-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 2-Rad-Differentialantrieb mit Ausgleichsrad
  • 3x Pioneer 3-DX zur Manipulation mit Ultraschallsensoren, Taktile Sensoren (Bumper-Arrays), Onboard-Embedded Mamba-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 2-Rad-Differentialantrieb mit Ausgleichsrad, 7DOF-Arm (Cyton Gamma 1500)
  • 5x Pioneer 3-AT für Lokalisation und Mapping mit PTZ-Farbkamera Canon VC-C4, Ultraschallsensoren, Lasersensor SICK-LMS200, Taktilen  Sensoren (Bumper-Arrays), 2DOF-Gripper, Onboard-Embedded Mamba-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 4-Rad-Differentialantrieb, DGPS zur Outdoor Navigation
  • 2x PowerBot zur Manipulation und für schwere Nutzlasten mit PTZ-Farbkamera Canon VC-C4, Ultraschallsensoren, Lasersensor SICK-LMS200, Taktile Sensoren (Bumper-Arrays), Onboard-Embedded 965-ATX-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 2-Rad-Differentialantrieb mit 2 Ausgleichsrädern, 6DOF-Roboterarm Powercube, Fire-Wire-Kamera, Treppensensor
  • 1x KUKA Youbot zur Manipulation mit Omnidirektionalem Antrieb, 2x 6DOF-Roboterarm, Laserscanner Hokuyo URG-04LX  
  • Humanoider Roboter Nao als zweibeinige Laufmaschine mit Gyrometer und Beschleunigungssensor, Lautsprecher, Mikrofonen, 2 Farbkameras, Sonarsensoren, Taktile Sensoren 

Modellfabrik

  • Leihgabe der Firma Audi AG als Praktikumsversuch für Studierende Zellensteuerung durch RFID-Technologie (Baumer Ident)
  • Steuerung der Fördertechnik durch Siemens S7 SPSLaserscanner SICK WL24 zur Absicherung des Arbeitsbereiches 

Weitere Kamerasysteme

  • Stereokamera Bumblebee2 von Point Grey zur Entfernungsmessung
  • Kinect-Sensor als Stereokamera und strukturierter Lichtsensor zum Personentracking
  • Netzwerk-Kuppel-Kamera AXIS231D+Time-of-Flight-Kamera MESA SWISSRANGER4000 zur präzisen Entfernungsmessung
  • Omnidirektionale Kamera Ladybug2 von Point Grey zur Bildaufnahme in einem Winkelbereich von 360°Netzwerkkamera Edimax IC-7110W für ÜberwachungsaufgabenIDS-uEye-Gigabit-Ethernet-Kamera für HD-Aufnahmen

Geräte und Funktion

Für die Programmierung verwenden die Studierenden eine Lehrversion der kommerziellen Robotersteuerungssoftware iRobCon. In der verteilten Architektur von iRobCon können die Studierenden aufgabenbezogen ausgewählte Module des Steuerprogramms selbst in Java implementieren und integrieren. Zum Testen der Programmteile steht ein Simulator zur Verfügung. Die Steuerprogramme laufen verteilt auf den On-board-Rechnern der mobilen Roboter und den stationären Entwicklungsrechnern ab. Auf den mobilen Robotern läuft das Betriebssystem LINUX. Auf den Entwicklungsrechnern wird mit Windows gearbeitet.
Mobile Roboter

  • 6x Pioneer 3-DX für Überwachung und Manipulation mit PTZ-Farbkamera Canon VC-C4, Ultraschallsensoren, Lasersensor SICK-LMS200, Taktilen Sensoren (Bumper-Arrays), 2DOF-Gripper, Onboard-Embedded Mamba-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 2-Rad-Differentialantrieb mit Ausgleichsrad
  • 3x Pioneer 3-DX zur Manipulation mit Ultraschallsensoren, Taktile Sensoren (Bumper-Arrays), Onboard-Embedded Mamba-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 2-Rad-Differentialantrieb mit Ausgleichsrad, 7DOF-Arm (Cyton Gamma 1500)
  • 5x Pioneer 3-AT für Lokalisation und Mapping mit PTZ-Farbkamera Canon VC-C4, Ultraschallsensoren, Lasersensor SICK-LMS200, Taktilen  Sensoren (Bumper-Arrays), 2DOF-Gripper, Onboard-Embedded Mamba-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 4-Rad-Differentialantrieb, DGPS zur Outdoor Navigation
  • 2x PowerBot zur Manipulation und für schwere Nutzlasten mit PTZ-Farbkamera Canon VC-C4, Ultraschallsensoren, Lasersensor SICK-LMS200, Taktile Sensoren (Bumper-Arrays), Onboard-Embedded 965-ATX-Computer, Gyroskop zur Lageregelung, Rad-Encoder, 2-Rad-Differentialantrieb mit 2 Ausgleichsrädern, 6DOF-Roboterarm Powercube, Fire-Wire-Kamera, Treppensensor
  • 1x KUKA Youbot zur Manipulation mit Omnidirektionalem Antrieb, 2x 6DOF-Roboterarm, Laserscanner Hokuyo URG-04LX  
  • Humanoider Roboter Nao als zweibeinige Laufmaschine mit Gyrometer und Beschleunigungssensor, Lautsprecher, Mikrofonen, 2 Farbkameras, Sonarsensoren, Taktile Sensoren 

Modellfabrik

  • Leihgabe der Firma Audi AG als Praktikumsversuch für Studierende Zellensteuerung durch RFID-Technologie (Baumer Ident)
  • Steuerung der Fördertechnik durch Siemens S7 SPSLaserscanner SICK WL24 zur Absicherung des Arbeitsbereiches 

Weitere Kamerasysteme

  • Stereokamera Bumblebee2 von Point Grey zur Entfernungsmessung
  • Kinect-Sensor als Stereokamera und strukturierter Lichtsensor zum Personentracking
  • Netzwerk-Kuppel-Kamera AXIS231D+Time-of-Flight-Kamera MESA SWISSRANGER4000 zur präzisen Entfernungsmessung
  • Omnidirektionale Kamera Ladybug2 von Point Grey zur Bildaufnahme in einem Winkelbereich von 360°Netzwerkkamera Edimax IC-7110W für ÜberwachungsaufgabenIDS-uEye-Gigabit-Ethernet-Kamera für HD-Aufnahmen

Software

  • Bildverarbeitungssysteme ACTS und MVTec Halcon
  • Modellierung und Simulation mit MATLAB (Fuzzy Toolbox, Robotics Toolbox)
  • SPS-Programmierung mit SIEMENS SIMATIC STEP7 

Lehrveranstaltungen

  • Praktikum Automatisierungstechnik im Bachelorstudiengang Mechatronik, Schwerpunkt Produktionstechnik
  • Übung zur Vorlesung Intelligente Systeme und X-by-Wire Systeme in den beiden Masterstudiengängen Elektrotechnik mobiler Systeme und Applied Research
  • Interdisziplinäre Studentenprojekte zur mobilen Robotik in allen Studiengängen der Fakultät Informatik
  • Übung zur Vorlesung Informationstechnische Fahrzeugsteuerung im Weiterbildungsstudiengang Elektromobilität

Forschung

In der angewandten Forschung wird das Labor für Voruntersuchungen genutzt. Vor allem Studierenden aus dem Studiengang Applied Research nutzen das Labor, um erste Programmierkonzepte für die Steuerung autonomer mobiler Roboter zu evaluieren. Einen Schwerpunkt bilden hier die Kooperation mit mobilen Robotern untereinander und die Interaktion der mobilen Roboter mit Menschen. Die dabei entstandenen Machbarkeitsstudien werden als Grundlage für die Beantragung internationaler Forschungsprojekte verwendet. Die eigentlichen Forschungsprojekte laufen in der Regel in den Laboratorien der Industriepartner ab.

Software

  • Bildverarbeitungssysteme ACTS und MVTec Halcon
  • Modellierung und Simulation mit MATLAB (Fuzzy Toolbox, Robotics Toolbox)
  • SPS-Programmierung mit SIEMENS SIMATIC STEP7 

Lehrveranstaltungen

  • Praktikum Automatisierungstechnik im Bachelorstudiengang Mechatronik, Schwerpunkt Produktionstechnik
  • Übung zur Vorlesung Intelligente Systeme und X-by-Wire Systeme in den beiden Masterstudiengängen Elektrotechnik mobiler Systeme und Applied Research
  • Interdisziplinäre Studentenprojekte zur mobilen Robotik in allen Studiengängen der Fakultät Informatik
  • Übung zur Vorlesung Informationstechnische Fahrzeugsteuerung im Weiterbildungsstudiengang Elektromobilität

Forschung

In der angewandten Forschung wird das Labor für Voruntersuchungen genutzt. Vor allem Studierenden aus dem Studiengang Applied Research nutzen das Labor, um erste Programmierkonzepte für die Steuerung autonomer mobiler Roboter zu evaluieren. Einen Schwerpunkt bilden hier die Kooperation mit mobilen Robotern untereinander und die Interaktion der mobilen Roboter mit Menschen. Die dabei entstandenen Machbarkeitsstudien werden als Grundlage für die Beantragung internationaler Forschungsprojekte verwendet. Die eigentlichen Forschungsprojekte laufen in der Regel in den Laboratorien der Industriepartner ab.

Laborleitung und Team

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