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BIBEBUVABSc in Mikro- und MedizintechnikWegfolge-Controller für mobilen RoboterRobotik / Betreuer: Dr. Björn JensenExperte: Dr. Moritz OetikerProjektpartner: Alstom Inspection Robotics AG, ZürichDer «Modular Inspection Crawler», ein mobiler Roboter welcher von Alstom Inspection Robotics entwickeltwurde, führt Messungen an bis zu über 10 Meter hohen Wänden von Öltanks durch. Die Messungen sindwichtig, um Unfälle zu vermeiden, welche zu Umweltschäden führen könnten. Bisher wird der Roboter manuellgesteuert. Um die Steuerung vollständig zu automatisieren, soll ein Wegfolge-Controller entwickeltwerden.Michael Nyffelermichael@michunet.chAusgangslageDer mobile Roboter vermisst dieWandstärke von Öltanks mittelsUltraschallsensoren, um deren Zustandzu überprüfen. Der verwendeteRoboter besitzt magnetischeRäder, um an ferromagnetischenOberflächen, wie der von Öltanks,zu haften. Bisher wird der Robotermanuell per Joystick über die Tankoberflächegesteuert, dabei wirddie Oberfläche nur in relativ grossenAbständen gemessen.ZielDas Ziel der Arbeit ist, einen Wegfolge-Controllerzu entwickeln,damit die Steuerung soweit automatisiertwird, dass der Roboterautonom die gesamte Tankoberflächeabfährt. Dabei soll dieOberfläche in kleinen wählbarenAbständen abgefahren werdenkönnen.UmsetzungDas Projekt wurde in mehrere Teilaufgabenunterteilt, dies sind dieLokalisierung, die Wegplanung,der Regler und die Bildverarbeitung.Für die Lokalisierung stehen zweiEncoder an den Rädern, ein Neigesensor,zwei Bumper und eineexterne Kamera zur Verfügung.Um aus allen Informationen einemöglichst genaue Position zu ermitteln,wird ein Kalman Filter angewendet.Die Wegplanung, welche durchBenutzereingaben beeinflusstwerden kann, wird basierend aufeiner Rasterkarte des Tanksdurchgeführt. Die Wegplanung istspeziell für diese Anwendung entwickeltworden, wodurch sie sehreffizient ausgeführt werden kann.Der Regler generiert basierend aufdem geplanten Weg, die optimalenSteuersignale, um die FehlerTestfahrt des Roboters am Tank.zu minimieren und auf dem Wegzu bleiben.Vor dem Tank wird eine Kamerapositioniert um die Position desRoboters zu verfolgen, und diePositionsinformation der Lokalisierungweiterzugeben. Um den Roboterin den Bilddaten zuverlässigzu verfolgen, wird geeignete Bildverarbeitungangewendet. DerRoboter erhält dazu eine farblicheMarkierung, über verschiedeneAlgorithmen wie Konturenfindungund die Ermittlung der Hu-Momentekann diese Markierung zuverlässigverfolgt werden.Übersichtskarte des geplanten und gefahrenen Weges.ErgebnisseSchliesslich werden alle Moduleder verschiedenen Teilaufgabenzu einer Steuerungssoftware mitgraphischer Benutzeroberflächezusammengeführt. Die durchgeführtenTests mit dem realen Robotersind erfolgreich verlaufen.260 ti.bfh.ch