Projektseminar Robotik und Computational Intelligence

Das Seminar gliedert sich in einen Vorlesungs- und einen Projektteil. Im Rahmen des Projektes bearbeitet Ihr in drei- oder vierköpfigen Teams die folgende Aufgabe aus dem Bereich Robotik und Visual Computing.

Roboter werden häufig dort eingesetzt, wo es dem Menschen zu unangenehm (dirty), zu gefährlich (dangerous) oder zu eintönig (dumb) ist. Motivation in diesem Semester sind sogenannte Search-and-Rescue-Aufgaben, bei denen mobile Roboter dazu eingesetzt werden, Opfer von Naturkatastrophen zu finden und/oder zu bergen.

Mobile Roboter werden mit Kamerasystemen und anderen Sensoren ausgestattet, um sich selbstständig in einer unbekannten Umgebung zurechtzufinden und spezielle Aufgaben lösen zu können.

Im Projektseminar soll ein autonomer Roboter realisiert werden, der eigenständig ein Labyrinth erkunden und anschließend verlassen kann, wobei zur Orientierung lediglich das Bild der eingebauten Kamera zur Verfügung steht.

Zentrale Anforderungen bei dieser Aufgabe sind die Lokalisierung und Kartografierung innerhalb einer mit visuellen Markern (sogenannten April-Tags) ausgestatteten Modellumgebung. Darauf aufbauend soll auch die Pfadplanung und Trajektorienfolge vollständig automatisiert sein. Die Lösung des Labyrinths wird nach ihrer Effizienz und Geschwindigkeit bewertet. Wie auch im Beispiel aus dem echten Leben gilt: jede Sekunde zählt.

Der Roboter, um den es in diesem Seminar konkret geht, ist der Waveshare JetBot. Er basiert auf dem NVIDIA Jetson Nano Board. Seine Frontkamera in Kombination mit dem NVIDIA-Chip ermöglicht die Anwendung von künstlicher Intelligenz, etwa zur Bildverarbeitung zum Umfahren von Hindernissen, zur Objekterkennung und zum Planen von Routen. Mit diesem Roboter könnt Ihr euch im Rahmen des Projektseminars mit den Herausforderungen der autonomen Robotik auseinandersetzen und eigene Lösungsstrategien entwickeln.

Strategien, wie das obige Ziel erreicht werden kann, sollen in Kleingruppen selbständig erarbeitet und auf dem Jetbot implementiert werden. Die Strategien der einzelnen Gruppen werden im Rahmen eines abschließenden Wettbewerbs verglichen. Die genauen Regeln beim Wettbewerb, sowie die exakten Anforderungen werden über den Moodle-Kurs kommuniziert.

Den Vorlesungsteil hält Prof. Dr.-Ing. J. Adamy. Die Vorlesungstermine liegen in den ersten sechs Wochen des Semesters.

In der Kick-Off-Veranstaltung werden organisatorische Einzelheiten zum Ablauf des Seminars thematisiert. Diese findet am ersten Vorlesungstermin statt. Hier erfolgt auch die Einteilung in die Gruppen. Um eine geordnete und faire Verteilung der Studierenden auf die Teams zu gewährleisten, wird dazu wie folgt vorgegangen: ab ca. zwei Wochen vor dem offiziellen Beginn des Seminars haben Interessent*innen die Möglichkeit, Präferenzen hinsichtlich ihrer zukünftigen Teamkolleg*innen abzugeben. Diese Informationen werden bei der Einteilung berücksichtigt. Die Vergabe der Plätze erfolgt aufgrund der Dringlichkeit der Teilnahme am Seminar hinsichtlich des Studienfachs und -fortschritts.

Weitere Informationen werden in Moodle veröffentlicht, wenn der entsprechende Kurs freigeschaltet ist. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an den zuständigen wissenschaftlichen Mitarbeiter.

Robotik (Grundlagenvorlesung):

• Roboter – Einführung und Historie
• Mobile Roboter
• • Typen und Anwendungen
  • Sensoren
  • Umweltkarten und Kartenaufbau
  • Bahnplanung
• Industrieroboter
• • Typen und Anwendungen
  • Geometrie und Kinematik
  • Dynamisches Modell
  • Regelung von Industrierobotern

J. Adamy, Robotik und künstliche Intelligenz, Skript, 8. Auflage, 2010.