E-Book, Englisch, Deutsch, 278 Seiten, eBook
Reihe: Informatik aktuell
Dillmann / Beyerer / Stiller Autonome Mobile Systeme 2009
2010
ISBN: 978-3-642-10284-4
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
21. Fachgespräch Karlsruhe, 3./4. Dezember 2009
E-Book, Englisch, Deutsch, 278 Seiten, eBook
Reihe: Informatik aktuell
ISBN: 978-3-642-10284-4
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Der Band dokumentiert das 21. Fachgespräch Autonome Mobile Systeme (AMS 2009). Die Veranstaltung bietet Wissenschaftlern aus Forschung und Industrie ein Forum für den Gedankenaustausch und eine Basis, um Kooperationen auf diesem Forschungsgebiet zu initiieren. Die Beiträge befassen sich mit Themen wie humanoide Roboter und Flugmaschinen, Perzeption und Sensorik, Kartierung und Lokalisation, Regelung, Navigation, Lernverfahren, Systemarchitekturen sowie mit der Anwendung von autonomen mobilen Systemen.
Zielgruppe
Research
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Vorwort;5
2;Inhaltsverzeichnis;7
3;Advanced Data Logging in RoboCup;11
3.1;1 Introduction;11
3.2;2 Related Work;13
3.3;3 Shared World Model;13
3.4;4 Camera Framework and PTU;13
3.4.1;4.1 Observer;14
3.4.2;4.2 Rendering Framework;15
3.5;5 Camera Pose Framework;15
3.5.1;5.1 Camera Pose Calculation;16
3.6;6 Summary and Future Work;17
3.7;References;18
4;Data Association for Visual Multi-target Tracking Under Splits, Merges and Occlusions;19
4.1;1 Introduction;19
4.2;2 Overall System Description;20
4.3;3 Time Forward Prediction;21
4.4;4 Data Association Between Detections and Tracks;22
4.5;5 Handling of Split and Merge Effects and Reconstruction of Compatible Object Measurements;23
4.5.1;5.1 Determination of the Point-to-Track Affiliation Probabilities;24
4.5.2;5.2 Point Cloud Based Reconstruction of the Track’s Position and Orientation;24
4.5.3;5.3 Grid-Based Reconstruction of the Track’s Extent;25
4.6;6 State, Existence and Observability Innovation;25
4.7;7 Experimental Results;26
4.8;8 Conclusion;26
4.9;References;26
5;Fusing LIDAR and Vision for Autonomous Dirt Road Following – Incorporating a Visual Feature into the Tentacles Approach;27
5.1;1 Introduction;27
5.2;2 Driving with Tentacles;28
5.2.1;2.1 Tentacle Evaluation and Selection;28
5.3;3 Evaluating Tentacles by Visual Appearances;29
5.3.1;3.1 Perspective Mapping and Gaze Control;29
5.3.2;3.2 Determine Visual Quality;30
5.4;4 Rating Tentacles by Color Intensity Feature;31
5.5;5 Results and Conclusions;33
5.6;6 Acknowledgements;34
5.7;References;34
6;Improved Time-to-Contact Estimation by Using Information from Image Sequences;35
6.1;1 Introduction;35
6.2;2 Time-to-Contact Calculation;36
6.2.1;2.1 Theory of Time-to-Contact Calculation;36
6.2.2;2.2 TTC Estimation Using Model Equations;37
6.3;3 Adaptive Parameter Estimation and Its Effect;38
6.3.1;3.1 Iterative Parameter Estimation;38
6.3.2;3.2 Results of the Proposed Estimation Procedure;38
6.4;4 Extension of the Approach to General Movements;39
6.4.1;4.1 Forward Movement with Changing Velocity;40
6.4.2;4.2 Simple Rotational Movement;40
6.4.3;4.3 Cornering;41
6.4.4;4.4 Results;41
6.5;5 Conclusions;42
6.6;References;42
7;Monocular Obstacle Detection for Real-World Environments;43
7.1;1 Introduction and RelatedWork;43
7.2;2 Monocular Scene Reconstruction;44
7.2.1;2.1 State Representation;45
7.2.2;2.2 Feature Tracking;45
7.2.3;2.3 Descriptor Update;46
7.2.4;2.4 Feature Initialization;47
7.3;3 Obstacle Detection;47
7.4;4 Results;47
7.5;5 Conclusion and Future Work;50
7.6;References;50
8;Stereo-Based vs. Monocular 6-DoF Pose Estimation Using Point Features: A Quantitative Comparison;51
8.1;1 Introduction;51
8.2;2 Accuracy Considerations;53
8.3;3 6-DoF Pose Estimation;54
8.4;4 Experimental Evaluation;55
8.5;5 Discussion and Outlook;57
8.6;Acknowledgment;57
8.7;References;58
9;Probabilistisches Belegtheitsfilter zur Schätzungdynamischer Umgebungen unter Verwendung multipler Bewegungsmodelle;59
9.1;1 Einleitung;59
9.2;2 Probabilistische Belegheitsfilterung mit Gruppen;60
9.2.1;2.1 Zellfeldrepräsentation;60
9.2.2;2.2 Dekomposition der Verbundwahrscheinlichkeit;61
9.2.3;2.3 Modellierung der Gruppen;62
9.2.4;2.4 Berechnung der Filtergleichungen;63
9.3;3 Evaluierung;65
9.4;4 Zusammenfassung und Ausblick;66
9.5;5 Danksagung;66
9.6;Literaturverzeichnis;66
10;A Computational Model of Human Table Tennis for Robot Application;67
10.1;1 Introduction;67
10.1.1;1.1 What Can We Learn from Human Table Tennis?;67
10.1.2;1.2 A Review of Robot Table Tennis;68
10.2;2 Modelling Human Table Tennis;69
10.2.1;2.1 Movement Phases;69
10.2.2;2.2 Movement Primitive Selection and Parametrization;69
10.2.3;2.3 Movement Generation;70
10.3;3 Computational Realization of the Model;70
10.3.1;3.1 Overview;70
10.3.2;3.2 Determining the Goal Parameters;71
10.3.3;3.3 Trajectory Generation;72
10.4;4 Evaluations;72
10.4.1;4.1 Simulated Setup;73
10.4.2;4.2 Performance of the Model;73
10.5;5 Conclusion;73
10.6;References;74
11;A Vision-Based Trajectory Controller for Autonomous Cleaning Robots;75
11.1;1 Introduction;75
11.2;2 Biologically Inspired Visual Navigation;76
11.2.1;2.1 Local Visual Homing;76
11.2.2;2.2 Topological Navigation;77
11.3;3 Trajectory Controller;77
11.4;4 Experiments;78
11.4.1;4.1 Setup;78
11.4.2;4.2 Results;80
11.5;5 Summary and Outlook;81
11.6;References;82
12;Automatic Take Off, Hovering and Landing Control for Miniature Helicopters with Low-Cost Onboard Hardware;83
12.1;1 Introduction;83
12.2;2 Features of the Wii Remote Infrared Camera;84
12.3;3 The UAV System;85
12.4;4 Retrieving the Pose by Means of Camera and IMU;86
12.4.1;4.1 Pattern Analysis;86
12.5;5 Flight Control;86
12.5.1;5.1 Height Controller;87
12.5.2;5.2 Roll/Pitch and Yaw Controller;87
12.6;6 Experimental Results;87
12.7;7 Conclusion and Future Work;89
12.8;References;90
13;Foot Function in Spring Mass Running;91
13.1;1 Introduction;91
13.2;2 Methods;92
13.2.1;2.1 Spring-Mass-Model with Foot-Segment;92
13.2.2;2.2 Analyzing Periodic Solutions;92
13.2.3;2.3 Dimensionless Ankle Stiffness;93
13.3;3 Results;94
13.4;4 Discussion;95
13.4.1;4.1 Leg Stiffness Modulation;96
13.4.2;4.2 Leg Lengthening;97
13.4.3;4.3 Shortcommings of the Model;97
13.5;References;98
14;From Walking to Running;99
14.1;1 Introduction;99
14.2;2 Methods;100
14.3;3 Results;102
14.4;4 Discussion;104
14.5;Acknowledgments;106
14.6;References;106
15;Generisches Verfahren zur präzisen Pfadverfolgung für Serienfahrzeuggespanne;107
15.1;1 Einleitung;107
15.2;2 Stand der Technik;108
15.3;3 Kinematisches Modell;109
15.4;4 Das zweistufige Regelungsverfahren;110
15.4.1;4.1 Bestimmung des Soll-Radius;110
15.4.2;4.2 Bestimmung des Soll-Lenkwinkels;112
15.5;5 Evaluierung des Verfahrens;113
15.6;6 Zusammenfassung;114
15.7;Literaturverzeichnis;114
16;Learning New Basic Movements for Robotics;115
16.1;1 Introduction;115
16.2;2 Learning Methods for Motor Primitives;116
16.2.1;2.1 Imitation Learning for Dynamical Motor Primitives;117
16.2.2;2.2 Reinforcement Learning with PoWER;117
16.3;3 Robot Evaluation;118
16.3.1;3.1 Discrete Movement: Ball-in-a-Cup;119
16.3.2;3.2 Rhythmic Movement with Start-up Phase: Ball-Paddling;120
16.4;4 Conclusion;121
16.5;References;122
17;Nonlinear Landing Control for Quadrotor UAVs;123
17.1;1 Introduction;123
17.2;2 The Vehicle Control System;124
17.3;3 Automatic Landing on a Mobile Platform;126
17.3.1;3.1 Altitude Control;126
17.3.2;3.2 Nonlinear 2D-Tracking Controller;127
17.4;4 Simulation and Experimental Results;129
17.5;5 Conclusion and Future Works;130
17.6;6 References;130
18;Oscillation Analysis in Behavior-Based Robot Architectures;131
18.1;1 Introduction;131
18.2;2 Development Framework;132
18.3;3 Oscillation Analysis;133
18.4;4 Application and Results;135
18.5;5 Conclusion and Future Work;137
18.6;Acknowledgments;138
18.7;References;138
19;Variable Joint Elasticities in Running;139
19.1;1 Introduction;139
19.2;2 Materials and Methods;140
19.2.1;2.1 Experimental Data;140
19.2.2;2.2 Dynamic Joint Stiffness Analysis;140
19.3;3 Results;142
19.4;4 Discussion;144
19.5;Acknowledgements;146
19.6;References;146
20;3D-Partikelfilter SLAM;147
20.1;1 Einleitung;147
20.2;2 Das partikelfilterbasierte SLAM Verfahren;148
20.2.1;2.1 Ziehen neuer Positionen;149
20.2.2;2.2 Gewichtung der Partikel;150
20.2.3;2.3 Resampling;150
20.3;3 Reduktion des Speicherplatzes;151
20.4;4 Experimentelle Ergebnisse und Evaluation;152
20.5;5 Schlussfolgerung und Ausblick;153
20.6;Literaturverzeichnis;154
21;Absolute High-Precision Localisation of an Unmanned Ground Vehicle by Using Real-Time Aerial Video Imagery for Geo-referenced Orthophoto Registration;155
21.1;1 Introduction;155
21.2;2 Robotic Platforms;156
21.3;3 Cooperative UGV/UAV Localisation;157
21.3.1;3.1 Video Tracking of UGV;157
21.3.2;3.2 Pitch and Roll Compensation;158
21.3.3;3.3 Orthophoto Registration;159
21.4;4 Results;160
21.5;5 Conclusion;161
21.6;References;162
22;An Improved Sensor Model on Appearance Based SLAM;163
22.1;1 Introduction;163
22.2;2 Appearance-Based SLAM Approach with RBPF;165
22.2.1;2.1 RBPF with Local and Global Graph Models;165
22.2.2;2.2 Graph Matching;166
22.2.3;2.3 Adaptive Sensor Model;166
22.2.4;2.4 Dynamic Changes;168
22.3;3 Experiments and Results;168
22.4;4 Conclusion and Future Work;169
22.5;References;170
23;Monte Carlo Lokalisierung FahrerloserTransportfahrzeuge mit drahtlosen Sensornetzwerken;171
23.1;1 Einf¨uhrung;171
23.2;2 Funklokalisierung;172
23.2.1;2.1 Stand der Technik;172
23.2.2;2.2 Funklokalisierung mit dem nanoLOC System;173
23.3;3 Monte Carlo Funklokalisierung;173
23.3.1;3.1 Anfangsverteilung der Partikel;174
23.3.2;3.2 Sensormodell der Distanzmessung;174
23.3.3;3.3 Experimentelle Ergebnisse;176
23.4;4 Zusammenfassung;177
23.5;Literaturverzeichnis;178
24;Using a Physics Engine to Improve Probabilistic Object Localization;179
24.1;1 Introduction;179
24.2;2 State of the Art;180
24.3;3 Theoretical Concept;180
24.3.1;3.1 Rule Set Joint State Update;181
24.4;4 Implementation of the Proposed System;181
24.4.1;4.1 Probabilistic Models;181
24.4.2;4.2 The Trigger Function;182
24.4.3;4.3 Implementation of the Rule Set Joint State Update;183
24.4.4;4.4 The Physical Model: Bullet Physic Engine;183
24.5;5 Experimental Results;184
24.6;6 Conclusions and Future Works;185
24.7;Acknowledgment;186
24.8;References;186
25;Visual Self-Localization with Tiny Images;187
25.1;1 Introduction;187
25.2;2 Related Work;188
25.3;3 Robots;189
25.4;4 Global Image Features;189
25.4.1;4.1 Weighted Gradient Orientation Histograms;189
25.4.2;4.2 Weighted Grid Integral Invariants;190
25.4.3;4.3 Color/Grayscale Grid Histograms;190
25.4.4;4.4 Pixelwise Image Comparison;190
25.5;5 Localization Process;190
25.6;6 Experimental Results;191
25.7;7 Conclusion;194
25.8;References;194
26;Coordinated Path Following for Mobile Robots;195
26.1;1 Introduction;195
26.2;2 Problem Statement;196
26.3;3 Controller Design;197
26.4;4 Results;199
26.4.1;4.1 Simulations;199
26.4.2;4.2 Real-World Experiments;200
26.5;5 Conclusions and Future Work;201
26.6;References;201
27;Kooperative Bewegungsplanung zur Unfallvermeidung im Straßenverkehr mit der Methode der elastischen Bänder;203
27.1;1 Einleitung;203
27.2;2 Anwendungsszenario;204
27.3;3 Kooperative Bewegungsplanung;204
27.3.1;3.1 Problemstellung;204
27.3.2;3.2 Ansätze aus der Robotik;205
27.4;4 Die Methode der elastischen Bänder;206
27.4.1;4.1 Grundlagen;206
27.4.2;4.2 Modellierung der Kräfte;206
27.4.3;4.3 Numerische Kräfteminimierung;208
27.4.4;4.4 Interpolation der Bewegung;208
27.5;5 Simulationsergebnisse;208
27.6;6 Fazit und Ausblick;210
27.7;Danksagung;210
27.8;Literaturverzeichnis;210
28;Perception of Environment Properties Relevant for Off-road Navigation;211
28.1;1 Introduction;211
28.2;2 Controlling Properties of the Environment;212
28.2.1;2.1 Positve Obstacles;212
28.2.2;2.2 Negative Obstacles, Water and Ground;213
28.3;3 Representation and Navigation Strategy;215
28.4;4 Classification Methods Realized on Ravon;215
28.5;5 Conclusion and Future Work;217
28.6;Acknowledgements;217
28.7;References;218
29;Aufbau des humanoiden Roboters BART III;219
29.1;1 Einleitung;219
29.2;2 Mechanischer Aufbau;220
29.2.1;2.1 übersicht;220
29.2.2;2.2 Konstruktion der Gelenke;221
29.2.3;2.3 Komponenten;221
29.3;3 Elektrischer Aufbau;222
29.3.1;3.1 Antriebe;222
29.3.2;3.2 Sensoren;223
29.3.3;3.3 SmartPower-Module;224
29.3.4;3.4 Leitrechner;225
29.4;4 Erste Gehversuche;225
29.5;5 Zusammenfassung;226
29.6;6 Literatur;226
30;Development of Micro UAV Swarms;227
30.1;1 Introduction;227
30.2;2 Related Work;227
30.3;3 Platform;228
30.3.1;3.1 Flight Platform;229
30.3.2;3.2 Ground Control Station;229
30.4;4 Towards Autonomy;231
30.5;5 Simulation and Evaluation;232
30.6;6 Application Scenarios;233
30.7;7 Conclusions;234
30.8;8 References;234
31;Die sechsbeinige Laufmaschine LAURON IVc;235
31.1;1 Einleitung;235
31.2;2 Systemüberblick;236
31.3;3 Verhaltensbasierte Steuerung;238
31.4;4 Lokalisation und Umweltmodellierung;238
31.5;5 Navigation;239
31.6;6 Semantische Missionssteuerung;240
31.7;7 Zusammenfassung und Ausblick;241
31.8;Literaturverzeichnis;242
32;Dynamic Bayesian Network Library Ein C++ Framework für Berechnungen auf dynamischen Bayes’schen Netzen;243
32.1;1 Stand der Technik;243
32.1.1;1.1 Bayes’sche Netze;243
32.1.2;1.2 Andere C++ Bibliotheken zur probabilistischen Inferenz;244
32.2;2 Konzept;245
32.2.1;2.1 Struktur der DBNL;245
32.2.2;2.2 Statische Netze;246
32.2.3;2.3 Dynamische Netze;247
32.2.4;2.4 Anfragen;247
32.2.5;2.5 Inferenz;248
32.3;3 Evaluation;249
32.4;4 Ausblick;249
32.5;Danksagung;250
32.6;Literaturverzeichnis;250
33;Modellgetriebene Softwareentwicklung für Robotiksysteme;251
33.1;1 Einleitung;251
33.2;2 Motivation und Stand der Technik;252
33.3;3 SmartSoft;253
33.4;4 Der modellgetriebene Ansatz;254
33.4.1;4.1 Platform Independent Model (PIM);255
33.4.2;4.2 Platform Specific Model (PSM);256
33.4.3;4.3 Codegenerierung aus dem PSM in die PSI;256
33.5;5 Beispiel;257
33.6;6 Zusammenfassung und Ausblick;258
33.7;Literaturverzeichnis;258
34;Situation Analysis and Adaptive Risk Assessment for Intersection Safety Systems in Advanced Assisted Driving;259
34.1;1 Introduction;259
34.2;2 Intersection Modeling;260
34.3;3 Behavior Modeling;260
34.4;4 Behavior Prediction;262
34.5;5 Adaptive Risk Assessment;264
34.6;6 Results;266
34.6.1;6.1 System and User Test Results;267
34.7;7 Conclusion;267
34.8;References;267
35;Transparente protokollierbare Kommunikation zwischen Funktionen kognitiver Systeme;269
35.1;1 Einleitung;269
35.2;2 Stand der Technik;270
35.3;3 Transparente Kommunikation f¨ur kognitive Systeme;271
35.4;4 Effiziente Protokollierung der Kommunikation;272
35.4.1;4.1 Aufzeichnungsmethode;272
35.4.2;4.2 Aufzeichnungsformat;273
35.4.3;4.3 Einsatz einer Aufzeichnung;274
35.5;5 Ergebnisse und Anwendungen;275
35.6;6 Danksagung;276
35.7;Literaturverzeichnis;276
36;Walking Humanoid Robot Lola An Overview of Hard- and Software;277
36.1;1 Introduction;277
36.2;2 Mechanical and Electronics System Design;278
36.2.1;2.1 Structural Components;278
36.2.2;2.2 Joint Design;279
36.2.3;2.3 Force/Torque Sensors;279
36.2.4;2.4 Inertial Measurement Unit;280
36.2.5;2.5 Electronics Architecture;280
36.3;3 Simulation;281
36.4;4 Control Aspects;282
36.4.1;4.1 Trajectory Generation;282
36.4.2;4.2 Stabilizing Control;283
36.5;5 Conclusions and Future Work;284
36.6;References;284
Perzeption.- Advanced Data Logging in RoboCup.- Data Association for Visual Multi-target Tracking Under Splits, Merges and Occlusions.- Fusing LIDAR and Vision for Autonomous Dirt Road Following.- Improved Time-to-Contact Estimation by Using Information from Image Sequences.- Monocular Obstacle Detection for Real-World Environments.- Stereo-Based vs. Monocular 6-DoF Pose Estimation Using Point Features: A Quantitative Comparison.- Probabilistisches Belegtheitsfilter zur Schätzung dynamischer Umgebungen unter Verwendung multipler Bewegungsmodelle.- Regelung.- A Computational Model of Human Table Tennis for Robot Application.- A Vision-Based Trajectory Controller for Autonomous Cleaning Robots.- Automatic Take Off, Hovering and Landing Control for Miniature Helicopters with Low-Cost Onboard Hardware.- Foot Function in Spring Mass Running.- From Walking to Running.- Generisches Verfahren zur präzisen Pfadverfolgung für Serienfahrzeuggespanne.- Learning New Basic Movements for Robotics.- Nonlinear Landing Control for Quadrotor UAVs.- Oscillation Analysis in Behavior-Based Robot Architectures.- Variable Joint Elasticities in Running.- Lokalisation und Kartierung.- 3D-Partikelfilter SLAM.- Absolute High-Precision Localisation of an Unmanned Ground Vehicle by Using Real-Time Aerial Video Imagery for Geo-referenced Orthophoto Registration.- An Improved Sensor Model on Appearance Based SLAM.- Monte Carlo Lokalisierung Fahrerloser Transportfahrzeuge mit drahtlosen Sensornetzwerken.- Using a Physics Engine to Improve Probabilistic Object Localization.- Visual Self-Localization with Tiny Images.- Navigation.- Coordinated Path Following for Mobile Robots.- Kooperative Bewegungsplanung zur Unfallvermeidung im Straßenverkehr mit der Methode der elastischen Bänder.- Perception of Environment Properties Relevant for Off-road Navigation.- Architekturen und Anwendungen.- Aufbau des humanoiden Roboters BART III.- Development of Micro UAV Swarms.- Die sechsbeinige Laufmaschine LAURON IVc.- Dynamic Bayesian Network Library.- Modellgetriebene Softwareentwicklung für Robotiksysteme.- Situation Analysis and Adaptive Risk Assessment for Intersection Safety Systems in Advanced Assisted Driving.- Transparente protokollierbare Kommunikation zwischen Funktionen kognitiver Systeme.- Walking Humanoid Robot Lola.
