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BSc in Elektro- und KommunikationstechnikBIBEBUVALautsprecherlokalisierung eines E-puck RobotersRobotik / Betreuer: Prof. Dr. Josef Götte, Prof. Dr. Björn JensenExperte: Felix KunzProjektpartner: GCtronic, LuganoEine der zentralen Fragen der mobilen Robotik ist die Bestimmung des Standorts. Die Antwort auf die Frage:«Wo bin ich?» erscheint so offensichtlich und ist doch der wichtigste Bestandteil für die Planung dermeisten Roboteraufgaben. Sei es eine einfache Wegplanung oder die Erfüllung komplexer Missionen. DieStandortsbestimmung (Lokalisierung) kann im Allgemeinen mit einer Vielzahl von Sensoren erreicht werden.AusgangslageDer E-puck ist ein kleiner Roboterfür die Bildung an Universitätenund Hochschulen. Er wurde an derEPF-Lausanne entwickelt. Der E-puck ist ausgerüstet mit 3 Mikrophonen,die eine Schallwellenaufnahmeermöglichen. Ziel dieserArbeit ist es, den Standort desE-pucks durch die Lautsprechersignalemit den roboterintegriertenMikrophonen zu bestimmen. Inder Umgebung werden Lautsprecheran bestimmten Orten plaziert,die definierte Signale ausstrahlen.Von der Messung derLaufzeitunterschiede wird danneine erste Positionsschätzung ermittelt.Mit einer Reihe von Positionsschätzungenwird dann diekonkrete Position ermittelt. Ausserdemsoll die Positionswahrscheinlichkeitgraphisch dargestelltwerden.VorgehensweiseZuerst wurde ein mathematischesModell der Lokalisierung erstellt.Das Modell beschreibt die kreisförmigeAusbreitung der Schallwellen.Um das Modell zu testen,wurde eine Nachbildung der E-puck Signale theoretisch erzeugtund ausgewertet. Dann wurde dasModell mit den reellen Datennochmals ausgewertet. Es wurdenbestimmte Methoden eingesetztum die reellen Daten zu verbessern.Es wurde als nächstes dieMarkov-Lokalisierung eingesetzt,um die Position des E-pucks zubestimmen, da sie eine Positionswahrscheinlichkeiterzeugt. DieMarkov-Lokalisierung unterteiltden Bewegungsraum des Robotersin eine bestimmte Anzahl vonZellen. Die Laufzeitunterschiedepro Lautsprecher mit bekannterAusrichtung einer jeden Zelle wurdenberechnet und in einer Dateigespeichert. Die reell ausgemessenenDaten wurden dann vonden berechneten Daten abgezogen.Durch die entstandenen Ergebnissekonnte dann ein 3D Fehlerbilderstellt werden. Die Fehlerwurden mit einer Gaussverteilungbearbeitet um eine Positionswahrscheinlichkeitzu ermitteln.ResultateDie theoretische Nachbildung derSignale hat gezeigt, dass es möglichist die genaue Position desRoboters zu bestimmen. In derpraktischen Umsetzung waren dieErgebnisse jedoch zu ungenau.Aber man konnte den Winkel zuden Lautsprechern bestimmen,und daraus dann doch noch dieungefähre Position des Robotersableiten. Durch die Markov-Lokalisierungkonnte dann die Positionsschätzungnoch verbessertwerden.Simone Guscettisimone.guscetti@gmail.comE-puck Roboter3D Fehlerdarstellungti.bfh.ch115