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Dose: Wegeplanung

Wegeplanung autonomer, mobiler Roboter mittels dynamischer Systeme (Doktorarbeit von M. Dose)

Die Wegeplanung stellt ein zentrales Problem im Breich autonomer mobiler Roboter dar. Im Rahmen dieser Dissertation wird ein Verfahren zum Problem der 2D Wegeplanung vorgestellt. Randbedingungen des Planungsproblems bilden hier 1) sensorisch gewonnene Information zu Hindernissen und einem Ziel, 2) dynamische Hindernisse, 3) Robustheit gegen&uumlber St&oumlrungen und 4) n&aumlherungsweise Echtzeitf&aumlhigkeit.

Zur L&oumlsung des 2D Problems unter obigen Randbedingungen nutzt dieses Verfahren dynamische Systeme. Hierzu werden verhaltensbezogene Variablen und ein System von Differentialgleichungen derart definiert, dass 1) die L&oumlsung dieses Gleichungssystems das zu relaisierende Verhalten des Roboter beschreibt und 2) der momentan zu erreichende Zustand auf Attraktoren des Gleichungssytems abgebildet wird. Damit liegt eine Attraktordynamik vor zu deren Entwurf und Analyse auf die Theorie der dynamischen Systeme zur&uumlckgegriffen werden kann.

Konkret setzt sich die Differentialgleichung zur Wegeplanung aus zwei Komponenten zusammen: die erste bestimmt durch einen funktionalen Beitrag das Zielverhalten, die zweite das Hindernisverhalten. Der thematische Schwerpunkt der Dissertation liegt jedoch auf dem Hindernisverhalten, weil die L&oumlsung dieses Basisverhaltens unter obogen Randbedingungen nicht nur extrem schwierig ist, sondern auch die Komplexit&aumlt des Planungsverfahrens entscheidend bestimmt. Zur Realisierung des Hindernisverhaltens werden nach Definition eines fktl. Beitrags zu einem einzelnen Hindernis drei verschiedene Dynamiken zur verhaltensbezogenen Integration aller Hindernisbeitr&aumlge vorgestellt und diskutiert. Insbesondere zeigt sich dabei, da"s Dynamiken nicht nur f&uumlr Integrationsleistungen, sondern auch zur Repr&aumlsentation, hier sensorischer Information, genutzt werden k&oumlnnen.

Das Wegeplanungsverfahren wurde auf dem mobilen Roboter MARVIN implementiert. Neben der Grobstruktur des Robotersystems wird letztendlich auf ein konkretes Experiment mit MARVIN eingegangen.