Objektorientierte Daten- und Zeitmodelle für die Echtzeit ...

30 KAPITEL 2. ANWENDUNGSSZENARIO ROBOTERFUSSBALL: DER ROBOCUP
Neben universell einsetzbaren, hand- oder fußähnlichen Aktoren spielen auch Spezialgeräte
für einzelne Tätigkeiten eine wichtige Rolle. Im RoboCup stellt eine Schußvorrichtung
(„Kicker“) ein solches Gerät dar, in anderen Einsatzgebieten können dies Werkzeuge oder Hebevorrichtungen
sein. Wesentliche Herausforderungen ergeben sich aus den Randbedingungen,
unter denen die Aktoren eingesetzt werden sollen. Sie können z.B. Größe, Gewicht, Stabilität,
Energiebedarf sowie Anschaffungs- bzw. Entwicklungskosten betreffen.
Als weiteres Ziel sind verschiedene Aktoren und Sensoren so miteinander zu kombinieren,
daß kompakte Gesamtgeräte mit einem möglichst modularem Aufbau entstehen. Bestimmte
Komponenten können mit eigener Intelligenz ausgestattet sein, wodurch sich Aufgaben leichter
parallelisieren lassen. Dies erfordert aber auch spezielle Synchronisationsmechanismen. Eine
neue Klasse von Aktoren, die durch die Kombination einfacher Aktoren mit taktilen und visuellen
Sensoren entstehen, könnte in der Lage sein, „gefühlvoll“ zu agieren, beispielsweise um
im RoboCup den Ball zu führen oder zu dribbeln, oder — in anderen Anwendungsszenarien —
um zerbrechliche Dinge aufzusammeln.
Ebenfalls noch ungelöst ist die Frage einer dauerhaften, zuverlässigen, leichten und preiswerten
Energieversorgung. Diagnosesysteme schließlich können die Spannungsversorgung aber
auch den Zustand oder die Funktionsfähigkeit einzelner Komponenten überwachen und diese
Informationen der Planung zur Verfügung stellen, beispielsweise um Roboter, die nur noch
eingeschränkt handlungsfähig sind, an einer geeigneten Position optimal einzusetzen, oder um
bei sinkender Spannung auf energieintensive Aktionen zu verzichten bzw. aktiv einen Batteriewechsel
zu veranlassen.
2.4.2 Informationsakquisition mit Hilfe von Sensoren
Eine der notwendigen Basisfähigkeiten mobiler Roboter ist die Aufnahme von Daten aus der
Roboterumgebung. Diese Daten stellen die wichtigste Handlungsgrundlage für den Roboter dar.
Sie sind Ausdruck des aktuellen Zustands des Szene. Hierbei können verschiedene Sensoren
zum Einsatz kommen, wobei Kameras wegen der großen Informationsdichte eine herausragende
Rolle spielen. Darüber hinaus werden im RoboCup Ultraschall- und taktile Sensoren sowie
verstärkt Laserrangefinder verwendet. Die Auswertung von Videobildfolgen stellt den interessantesten
Teilbereich der Sensordatenverarbeitung dar, da Kameras die informationsreichsten
und am universellsten einsetzbaren, sicherlich aber auch die am schwierigsten auszuwertenden
Sensoren sind.
Die mit Hilfe der Sensordatenverarbeitung aus der Umwelt gewonnenen Informationen können
in verschiedenen Formen vorliegen:
geometrisch: eigene Position, Position relevanter Objekte (Ball, Gegner, Mitspieler, Tore),
relativ zum Roboter und absolut,
topologisch: z.B. „Ball ist rechts“, „gegnerisches Tor ist links“,
symbolisch: z.B. „Ball und eigenes Tor sind sichtbar“, „Weg ist durch Gegner blockiert“.
Hinsichtlich der Genauigkeit, Sicherheit und Vollständigkeit der gewonnenen Informationen
kann es je nach Aufgabengebiet unterschiedliche Anforderungen geben. Gerade für reaktive
Verhaltensweisen ist es meist nicht notwendig, die Positionen aller Objekte exakt zu kennen
oder eine vollständige 3D-Rekonstruktion der gesamten Szene zu besitzen. Die Planung von