Kooperative Bewegungsstrategien für Roboter in unbekannten ...

Kapitel 2
Einsatz von Roboter-Teams in
unbekannten Umgebungen
Dieses Kapitel stellt den wissenschaftlichen Kontext der Bewegung von Robotern in
unbekannten Umgebungen aspektbezogen vor und führt hin zur Definition der Ausgangssituation
der im Verlauf der Arbeit untersuchten Verfahren zur kamerabasierten
Lokalisierung und kooperativen Bewegung.
Zu Beginn stehen die traditionellerweise für einzelne Roboter entwickelten Methoden
der Kartenerstellung und Lokalisierung im Fokus, was die Verwendung von Sensoren,
speziell Kameras, den Umgang mit ungenauen Sensordaten und die sich daraus ergebenden
Lokalisierungsansätze umfasst (Kapitel 2.1). Danach werden die beim Einsatz
von Roboter-Teams hinzukommenden Probleme, Möglichkeiten und bisherigen Konzepte
zur gemeinsamen Bewegung und Lokalisierung behandelt (2.2). Auf Basis dieses
Wissens wird zum Abschluss das Problemfeld hinsichtlich der betrachteten Welten und
Roboter sowie den darauf aufbauenden Zielen eingegrenzt (2.3), so dass dann mit der
Erarbeitung der vorliegenden Fragestellung begonnen werden kann.
2.1 Kartenerstellung und Lokalisierung
„Localization is one of the main abilities of an autonomous mobile robot. In order to
perform their tasks, mobile robots need to know their poses within the environment“
(Odakura & Costa 2006, S. 552). Mit dem Begriff pose (im Deutschen entsprechend
Pose) wird hier die Kombination aus der Position des Roboters, gegeben durch
ihre Koordinaten, und seiner aktuellen Orientierung (wohin er ausgerichtet ist) abkürzend
bezeichnet. Ein Roboter, der seinen eigenen Standort nicht kennt, kann nicht
effizient Bewegungsabläufe planen, gesuchte Objekte lokalisieren oder allgemein vernünftig
seine Ziele erfüllen (Olson 2000, S. 55). Die unterliegende Problemstellung
resultiert daraus, dass es in der Realität weder möglich ist, die aktuelle Pose anhand
des eigenen Bewegungsablaufs exakt zu ermitteln noch hinreichend genaue Messinstrumente
existieren, um mittels bekannter Objekte der Umwelt auf Selbige rückschließen
zu können. Grundsätzlich wird in diesem Zusammenhang zwischen lokaler und globaler
Lokalisierung unterschieden; erstere, auch als position tracking bezeichnet, meint die
fortdauernde Aufrechterhaltung des zumindest geschätzten Wissens über die Position