Kooperative Bewegungsstrategien für Roboter in unbekannten ...

2 Einsatz von Roboter-Teams in unbekannten Umgebungen 31
aus dem Kamerabild schätzen, dabei entständen aber weitere Ungenauigkeiten und
Schwierigkeiten, um die es hier nicht gehen soll. Vielmehr wird sich mit dem bislang in
der Form selten behandelten Problem auseinandergesetzt, dass weder die Orientierung
anderer Roboter erkennbar ist, noch sich verschiedene Roboter eindeutig voneinander
unterscheiden lassen.
Jeder Roboter verfüge über einen Bewegungssensor, mit dem er seine zurückgelegte
Strecke und daraus resultierend seine Pose grob abschätzen kann, beispielsweise durch
Odometrie. Über die Ungenauigkeit zugehöriger Messungen werden bewusst keine Annahmen
gemacht. Weiter gebe es ein bei allen vorhandenes Funkmedium zur Kommunikation.
Aussagen über dessen Bandbreite bleiben unerheblich; die zu versendenden
Nachrichten werden keine großen Datenmengen beinhalten und sollten daher bei gängigen
Übertragungsraten nicht zu spürbaren Wartezeiten führen. Kommunikation sei der
Einfachheit halber als vollständig angenommen. Wie etwa in Howard et al. 2003
gilt aber, dass ein Fehlen der Vollständigkeit nicht zwangsläufig problematische Folgen
haben muss. Kapitel 6 wird diesen Umstand später noch einmal aufgreifen.
Schließlich besitze jeder Roboter eine fest installierte, monokulare Digitalkamera, deren
optische Achse parallel zur Oberfläche der Umgebung verlaufe (der Roboter „blickt“
also exakt geradeaus) und die in die Hauptantriebsrichtung des Roboters ausgerichtet
sei. Diese Richtung bezeichne die Orientierung des Roboters. Auf die Verwendung von
Zoom-Objektiven wird verzichtet, weshalb sich eine Kamera mit fester Brennweite f
(siehe Kapitel 3.1) anbietet, wobei f als bekannt vorausgesetzt wird; „for the fixed focal
length camera [...] this assumption is valid“ (Krotkov 1989, S. 980). Um die Abbildungseigenschaften
der Kamera analytisch nutzen zu können, muss Wissen über deren
Parameter bestehen. Unter Einbüßung von Genauigkeit ließe sich dies durch experimentelle
Kalibrierungsdaten der Kamera umgehen (vgl. Rekleitis et. al. 2001, S. 13).
Hier sei aber davon ausgegangen, dass die Kameras bezüglich ihrer inneren Orientierung
genau kalibriert sind: „Unter Kalibrierung im eigentlichen Sinne versteht man die Bestimmung
des Bildhauptpunkts, der Brennweite und weiterer Parameter zum Ausgleich
von Linsenfehlern“ (Sinz 2004, S. 3). f ist wie gehabt vorgegeben; der Bildhauptpunkt
liege intuitiverweise in allen Untersuchungen in der Mitte des Kamerabildes, Linsenfehler
werden in Kapitel 3.1 besprochen. Nebenbei wird weiter auch die Ermittlung der
äußeren Orientierung zur Kalibrierung gezählt, welche die Einbettung des Kamera- ins
Weltkoordinatensystem beschreibt, was hier demnach keine Rolle spielt.
Damit sei das zugrunde liegende Robotermodell hinreichend spezifiziert. Weitere Sensoren
wie GPS, Sonaren, Laserscanner oder Kompasse, genauso wie spezielle Reflektoren
seien nicht eingebaut. So konstruierte Roboter könnten folgerichtig in der Realität ohne
Aufkommen horrender Kosten mehrfach angefertigt werden.
Fokus auf kooperativer Lokalisierung und Bewegung
Innerhalb des SLAM-Kontextes wird es darum gehen, einen neuen Ansatz zur kooperativen
Lokalisierung und Bewegung zu erarbeiten. Dieser geht von abwechselnder Bewegung
aus und zieht expliziten Nutzen aus der Kenntnis über das Aussehen der Roboter,
wie es in dieser Kombination nach bestem Wissen bislang außer in den genannten Veröffentlichungen
von Ioannis Rekleitis, Gregory Dudek und Evangelos Milios für solche