Bernshausen, Jens: Integration von 3D-"Time of Flight"-Kameras in Applikationen zur sicheren Steuerung autonomer Roboter. 2011
Inhalt
- Vorwort
- Abstract
- Abkürzungsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Zielsetzung
- 3 Stand der Technik
- 4 Grundlagen der PMD-Kameratechnik
- 4.1 Aufbau und Funktionsprinzip
- 4.2 Funktionsweise des PMD-Pixels
- 4.3 Messverfahren und Messgenauigkeit
- 4.4 Verfügbare PMD-Kameramodelle
- 4.5 Vergleich mit alternativen 2D/3D-Messverfahren
- 5 Die PMD-Kamera als neuartiges Sensorkonzept für eine sichere autonome Navigation mobiler Roboter
- 5.1 Versuchsaufbau
- 5.2 Aufbau der Testumgebung
- 5.3 Kalibrierung zwischen Kamera- und Roboterkoordinaten-system
- 5.3.1 Bestimmung des z-Vektors des Roboterkoordinatensystems
- 5.3.2 Bestimmung des x-Vektors des Roboterkoordinatensystems
- 5.3.3 Berechnung der Transformationsmatrix
- 5.3.4 Auswertung
- 5.4 Selbstlokalisierung
- 5.4.1 Poseschätzung mit Radencodern
- 5.4.2 Poseschätzung mittels ICP-Algorithmus unter Verwendung von PMD-Daten
- 5.4.3 Sensorfusion mit dem Kalman-Filter
- 5.4.4 Absolute Positionsbestimmung mit künstlichen Landmarken
- 5.4.5 Fusion der absoluten und relativen Lokalisierung2F
- 5.5 Bahnplanungsverfahren
- 5.5.1 Ansätze für Bahnplanungsverfahren in der mobilen Robotik
- 5.5.2 Graphensuchverfahren
- 5.5.3 Umsetzung des Bahnplanungsverfahren3F
- 5.5.4 Bahnplanungsalgorithmus
- 5.5.5 Auswertung
- 5.6 Bahnregelungsalgorithmus
- 5.7 Erkennung von Hindernissen
- 5.8 Reaktive Bahnplanung
- 5.8.1 Erweiterung der Umgebungskarte
- 5.8.2 Erstellung einer Hinderniskarte
- 5.8.3 Neuplanung der Trajektorie
- 5.8.4 Ergebnisse der reaktiven Bahnplanung
- 5.9 Autonomes Andocken
- 5.9.1 Versuchsaufbau
- 5.9.2 Berechnung der Deichselpose
- 5.9.3 Andockplanung und –Regelung
- 5.9.4 Auswertung
- 5.10 Zusammenfassung und Auswertung
- 6 Die PMD-Kamera als neuartiges Sensorkonzept zur sicheren Steuerung von Handhabungsrobotern
- 6.1 Versuchsaufbau
- 6.2 Kalibrierung
- 6.2.1 Bestimmung der Rotationsmatrix
- 6.2.2 Berechnung der Translation
- 6.2.3 Erkennung des Referenzkörpers
- 6.2.4 Analyse der Kamerakalibrierung
- 6.3 Hindernis- und Objekterkennung
- 6.3.1 Erkennung des Roboters innerhalb einer PMD-Aufnahme
- 6.3.2 Objekterkennung innerhalb von PMD-Bildern
- 6.4 Bahnplanung
- 6.4.1 Verfahren zur Bahnplanung in der Industrierobotik
- 6.4.2 Umgebungsdarstellung
- 6.4.3 Umsetzung des Bahnplanungsverfahrens
- 6.5 Auswertung
- 7 Zusammenfassung und Ausblick
- Anhang
- Abbildungsverzeichnis
- Literaturverzeichnis