Telewerkbank

Experimentierplattform für Miniroboter-Experimente

Motivation

Roboter begegnen uns zunehmend im Alltag. Ihre Aufgaben reichen von einfachen Servicetätigkeiten im Haushalt bishin zu autonom agierenden Chauffeuraufgaben im Straßenverkehr. Die Entwicklung der Roboter stellt dabei einen hoch komplexen und interdisziplinären Prozess dar. Es sind Algorithmen zu entwickeln und Hardware zu konzipieren, welche die ihnen gestellten Aufgaben zufriedenstellend lösen.

Beschreibung

Die Telewerkbank bildet eine leistungsfähige Experimentierplattform für Multi-Roboter-Experimente. Sie unterstützt beim Verwalten der Hardwareressourcen sowie der Konfiguration der Roboter und protokolliert online relevante Informationen, wie Roboterpositionen oder Inter-Robot-Kommunikation, die eine ausgiebige Analyse und Bewertung der Experimente erlauben. Darüber hinaus lassen sich umfangreiche Tests zwischen unterschiedlichen Algorithmen mit der Telewerkbank durchführen. Eine interessante Neuerung der Experimentierplattform bildet dabei die Ergänzung eines Greifers, mit dessen Hilfe sich  verschiedene Testszenarien für Multi-Roboter-Experimente automatisch erstellen lassen. Die Bewegung des Greifers wird durch drei Linearantriebe und ein Schwenkmodul realisiert, die von einem integrierten Leitrechner gesteuert werden. Die Telewerkbank verfügt über einen Arbeitsbereich von 3.6 m x 3.6 m, der sich für unterschiedliche Experimente in vier unabhängige Quadranten unterteilen lässt. Jeder Quadrant wird durch eine leistungsstarke Videokamera überwacht, deren Aufgabe in der Positionserfassung der Roboter liegt und die diese an einen nachgeschalteten Videoserver überträgt. Der Zugriff auf Ressourcen der Telewerkbank und auf Versuchsergebnisse früherer Experimente ist vor Ort sowie entfernt über einen zusätzlichen Webserver möglich, damit auch geografisch verteilte Nutzer gemeinsam Experimente durchführen können. Die neue Telewerkbank erlaubt es somit Wissenschaftler global zu kooperieren und Multi-Roboter-Experimente in nachgestellten Umgebungen durchzuführen.

Als Roboterplattform wird in erster Linie der HNI-BeBot verwendet. Dieser Robotertyp zeichnet sich durch eine modulare Architektur aus, die sich für verschiedene Anwendungen konfigurieren lässt. Neben einem Mikrocontroller-FPGA-Modul für eine leistungsfähige Informationsverarbeitung stehen auch ein Sensormodul und ein Kommunikationsmodul bereit. Darüber hinaus lassen sich aber auch beliebige kommerzielle Roboterplattformen mit der Telewerkbank nutzen.

Telewerkbank
Schematische Repräsentation der Telewerkbank

Analysewerkzeug

Für die Analyse der Experimente wird ein leistungsfähiges grafisches Analysewerkzeug verwendet, welches den MPEG4-Videostandard nutzt. Dieses Werkzeug erlaubt neben der Darstellung der Videodaten die zusätzliche Einblendung von Text- und Bildobjekten. Beispielsweise können Fahrwege der Roboter und Kommunikationsdaten visualisiert werden.