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Autonome Mobile Systeme 2009

21. Fachgespräch Karlsruhe, 3./4. Dezember 2009

AutorChristoph Stiller, Jürgen Beyerer, Rüdiger Dillmann
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl278 Seiten
ISBN9783642102844
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis59,99 EUR

Der Band dokumentiert das 21. Fachgespräch Autonome Mobile Systeme (AMS 2009). Die Veranstaltung bietet Wissenschaftlern aus Forschung und Industrie ein Forum für den Gedankenaustausch und eine Basis, um Kooperationen auf diesem Forschungsgebiet zu initiieren. Die Beiträge befassen sich mit Themen wie humanoide Roboter und Flugmaschinen, Perzeption und Sensorik, Kartierung und Lokalisation, Regelung, Navigation, Lernverfahren, Systemarchitekturen sowie mit der Anwendung von autonomen mobilen Systemen.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
Advanced Data Logging in RoboCup11
1 Introduction11
2 Related Work13
3 Shared World Model13
4 Camera Framework and PTU13
4.1 Observer14
4.2 Rendering Framework15
5 Camera Pose Framework15
5.1 Camera Pose Calculation16
6 Summary and Future Work17
References18
Data Association for Visual Multi-target Tracking Under Splits, Merges and Occlusions19
1 Introduction19
2 Overall System Description20
3 Time Forward Prediction21
4 Data Association Between Detections and Tracks22
5 Handling of Split and Merge Effects and Reconstruction of Compatible Object Measurements23
5.1 Determination of the Point-to-Track Affiliation Probabilities24
5.2 Point Cloud Based Reconstruction of the Track’s Position and Orientation24
5.3 Grid-Based Reconstruction of the Track’s Extent25
6 State, Existence and Observability Innovation25
7 Experimental Results26
8 Conclusion26
References26
Fusing LIDAR and Vision for Autonomous Dirt Road Following – Incorporating a Visual Feature into the Tentacles Approach27
1 Introduction27
2 Driving with Tentacles28
2.1 Tentacle Evaluation and Selection28
3 Evaluating Tentacles by Visual Appearances29
3.1 Perspective Mapping and Gaze Control29
3.2 Determine Visual Quality30
4 Rating Tentacles by Color Intensity Feature31
5 Results and Conclusions33
6 Acknowledgements34
References34
Improved Time-to-Contact Estimation by Using Information from Image Sequences35
1 Introduction35
2 Time-to-Contact Calculation36
2.1 Theory of Time-to-Contact Calculation36
2.2 TTC Estimation Using Model Equations37
3 Adaptive Parameter Estimation and Its Effect38
3.1 Iterative Parameter Estimation38
3.2 Results of the Proposed Estimation Procedure38
4 Extension of the Approach to General Movements39
4.1 Forward Movement with Changing Velocity40
4.2 Simple Rotational Movement40
4.3 Cornering41
4.4 Results41
5 Conclusions42
References42
Monocular Obstacle Detection for Real-World Environments43
1 Introduction and RelatedWork43
2 Monocular Scene Reconstruction44
2.1 State Representation45
2.2 Feature Tracking45
2.3 Descriptor Update46
2.4 Feature Initialization47
3 Obstacle Detection47
4 Results47
5 Conclusion and Future Work50
References50
Stereo-Based vs. Monocular 6-DoF Pose Estimation Using Point Features: A Quantitative Comparison51
1 Introduction51
2 Accuracy Considerations53
3 6-DoF Pose Estimation54
4 Experimental Evaluation55
5 Discussion and Outlook57
Acknowledgment57
References58
Probabilistisches Belegtheitsfilter zur Schätzungdynamischer Umgebungen unter Verwendung multipler Bewegungsmodelle59
1 Einleitung59
2 Probabilistische Belegheitsfilterung mit Gruppen60
2.1 Zellfeldrepräsentation60
2.2 Dekomposition der Verbundwahrscheinlichkeit61
2.3 Modellierung der Gruppen62
2.4 Berechnung der Filtergleichungen63
3 Evaluierung65
4 Zusammenfassung und Ausblick66
5 Danksagung66
Literaturverzeichnis66
A Computational Model of Human Table Tennis for Robot Application67
1 Introduction67
1.1 What Can We Learn from Human Table Tennis?67
1.2 A Review of Robot Table Tennis68
2 Modelling Human Table Tennis69
2.1 Movement Phases69
2.2 Movement Primitive Selection and Parametrization69
2.3 Movement Generation70
3 Computational Realization of the Model70
3.1 Overview70
3.2 Determining the Goal Parameters71
3.3 Trajectory Generation72
4 Evaluations72
4.1 Simulated Setup73
4.2 Performance of the Model73
5 Conclusion73
References74
A Vision-Based Trajectory Controller for Autonomous Cleaning Robots75
1 Introduction75
2 Biologically Inspired Visual Navigation76
2.1 Local Visual Homing76
2.2 Topological Navigation77
3 Trajectory Controller77
4 Experiments78
4.1 Setup78
4.2 Results80
5 Summary and Outlook81
References82
Automatic Take Off, Hovering and Landing Control for Miniature Helicopters with Low-Cost Onboard Hardware83
1 Introduction83
2 Features of the Wii Remote Infrared Camera84
3 The UAV System85
4 Retrieving the Pose by Means of Camera and IMU86
4.1 Pattern Analysis86
5 Flight Control86
5.1 Height Controller87
5.2 Roll/Pitch and Yaw Controller87
6 Experimental Results87
7 Conclusion and Future Work89
References90
Foot Function in Spring Mass Running91
1 Introduction91
2 Methods92
2.1 Spring-Mass-Model with Foot-Segment92
2.2 Analyzing Periodic Solutions92
2.3 Dimensionless Ankle Stiffness93
3 Results94
4 Discussion95
4.1 Leg Stiffness Modulation96
4.2 Leg Lengthening97
4.3 Shortcommings of the Model97
References98
From Walking to Running99
1 Introduction99
2 Methods100
3 Results102
4 Discussion104
Acknowledgments106
References106
Generisches Verfahren zur präzisen Pfadverfolgung für Serienfahrzeuggespanne107
1 Einleitung107
2 Stand der Technik108
3 Kinematisches Modell109
4 Das zweistufige Regelungsverfahren110
4.1 Bestimmung des Soll-Radius110
4.2 Bestimmung des Soll-Lenkwinkels112
5 Evaluierung des Verfahrens113
6 Zusammenfassung114
Literaturverzeichnis114
Learning New Basic Movements for Robotics115
1 Introduction115
2 Learning Methods for Motor Primitives116
2.1 Imitation Learning for Dynamical Motor Primitives117
2.2 Reinforcement Learning with PoWER117
3 Robot Evaluation118
3.1 Discrete Movement: Ball-in-a-Cup119
3.2 Rhythmic Movement with Start-up Phase: Ball-Paddling120
4 Conclusion121
References122
Nonlinear Landing Control for Quadrotor UAVs123
1 Introduction123
2 The Vehicle Control System124
3 Automatic Landing on a Mobile Platform126
3.1 Altitude Control126
3.2 Nonlinear 2D-Tracking Controller127
4 Simulation and Experimental Results129
5 Conclusion and Future Works130
6 References130
Oscillation Analysis in Behavior-Based Robot Architectures131
1 Introduction131
2 Development Framework132
3 Oscillation Analysis133
4 Application and Results135
5 Conclusion and Future Work137
Acknowledgments138
References138
Variable Joint Elasticities in Running139
1 Introduction139
2 Materials and Methods140
2.1 Experimental Data140
2.2 Dynamic Joint Stiffness Analysis140
3 Results142
4 Discussion144
Acknowledgements146
References146
3D-Partikelfilter SLAM147
1 Einleitung147
2 Das partikelfilterbasierte SLAM Verfahren148
2.1 Ziehen neuer Positionen149
2.2 Gewichtung der Partikel150
2.3 Resampling150
3 Reduktion des Speicherplatzes151
4 Experimentelle Ergebnisse und Evaluation152
5 Schlussfolgerung und Ausblick153
Literaturverzeichnis154
Absolute High-Precision Localisation of an Unmanned Ground Vehicle by Using Real-Time Aerial Video Imagery for Geo-referenced Orthophoto Registration155
1 Introduction155
2 Robotic Platforms156
3 Cooperative UGV/UAV Localisation157
3.1 Video Tracking of UGV157
3.2 Pitch and Roll Compensation158
3.3 Orthophoto Registration159
4 Results160
5 Conclusion161
References162
An Improved Sensor Model on Appearance Based SLAM163
1 Introduction163
2 Appearance-Based SLAM Approach with RBPF165
2.1 RBPF with Local and Global Graph Models165
2.2 Graph Matching166
2.3 Adaptive Sensor Model166
2.4 Dynamic Changes168
3 Experiments and Results168
4 Conclusion and Future Work169
References170
Monte Carlo Lokalisierung FahrerloserTransportfahrzeuge mit drahtlosen Sensornetzwerken171
1 Einf¨uhrung171
2 Funklokalisierung172
2.1 Stand der Technik172
2.2 Funklokalisierung mit dem nanoLOC System173
3 Monte Carlo Funklokalisierung173
3.1 Anfangsverteilung der Partikel174
3.2 Sensormodell der Distanzmessung174
3.3 Experimentelle Ergebnisse176
4 Zusammenfassung177
Literaturverzeichnis178
Using a Physics Engine to Improve Probabilistic Object Localization179
1 Introduction179
2 State of the Art180
3 Theoretical Concept180
3.1 Rule Set Joint State Update181
4 Implementation of the Proposed System181
4.1 Probabilistic Models181
4.2 The Trigger Function182
4.3 Implementation of the Rule Set Joint State Update183
4.4 The Physical Model: Bullet Physic Engine183
5 Experimental Results184
6 Conclusions and Future Works185
Acknowledgment186
References186
Visual Self-Localization with Tiny Images187
1 Introduction187
2 Related Work188
3 Robots189
4 Global Image Features189
4.1 Weighted Gradient Orientation Histograms189
4.2 Weighted Grid Integral Invariants190
4.3 Color/Grayscale Grid Histograms190
4.4 Pixelwise Image Comparison190
5 Localization Process190
6 Experimental Results191
7 Conclusion194
References194
Coordinated Path Following for Mobile Robots195
1 Introduction195
2 Problem Statement196
3 Controller Design197
4 Results199
4.1 Simulations199
4.2 Real-World Experiments200
5 Conclusions and Future Work201
References201
Kooperative Bewegungsplanung zur Unfallvermeidung im Straßenverkehr mit der Methode der elastischen Bänder203
1 Einleitung203
2 Anwendungsszenario204
3 Kooperative Bewegungsplanung204
3.1 Problemstellung204
3.2 Ansätze aus der Robotik205
4 Die Methode der elastischen Bänder206
4.1 Grundlagen206
4.2 Modellierung der Kräfte206
4.3 Numerische Kräfteminimierung208
4.4 Interpolation der Bewegung208
5 Simulationsergebnisse208
6 Fazit und Ausblick210
Danksagung210
Literaturverzeichnis210
Perception of Environment Properties Relevant for Off-road Navigation211
1 Introduction211
2 Controlling Properties of the Environment212
2.1 Positve Obstacles212
2.2 Negative Obstacles, Water and Ground213
3 Representation and Navigation Strategy215
4 Classification Methods Realized on Ravon215
5 Conclusion and Future Work217
Acknowledgements217
References218
Aufbau des humanoiden Roboters BART III219
1 Einleitung219
2 Mechanischer Aufbau220
2.1 übersicht220
2.2 Konstruktion der Gelenke221
2.3 Komponenten221
3 Elektrischer Aufbau222
3.1 Antriebe222
3.2 Sensoren223
3.3 SmartPower-Module224
3.4 Leitrechner225
4 Erste Gehversuche225
5 Zusammenfassung226
6 Literatur226
Development of Micro UAV Swarms227
1 Introduction227
2 Related Work227
3 Platform228
3.1 Flight Platform229
3.2 Ground Control Station229
4 Towards Autonomy231
5 Simulation and Evaluation232
6 Application Scenarios233
7 Conclusions234
8 References234
Die sechsbeinige Laufmaschine LAURON IVc235
1 Einleitung235
2 Systemüberblick236
3 Verhaltensbasierte Steuerung238
4 Lokalisation und Umweltmodellierung238
5 Navigation239
6 Semantische Missionssteuerung240
7 Zusammenfassung und Ausblick241
Literaturverzeichnis242
Dynamic Bayesian Network Library Ein C++ Framework für Berechnungen auf dynamischen Bayes’schen Netzen243
1 Stand der Technik243
1.1 Bayes’sche Netze243
1.2 Andere C++ Bibliotheken zur probabilistischen Inferenz244
2 Konzept245
2.1 Struktur der DBNL245
2.2 Statische Netze246
2.3 Dynamische Netze247
2.4 Anfragen247
2.5 Inferenz248
3 Evaluation249
4 Ausblick249
Danksagung250
Literaturverzeichnis250
Modellgetriebene Softwareentwicklung für Robotiksysteme251
1 Einleitung251
2 Motivation und Stand der Technik252
3 SmartSoft253
4 Der modellgetriebene Ansatz254
4.1 Platform Independent Model (PIM)255
4.2 Platform Specific Model (PSM)256
4.3 Codegenerierung aus dem PSM in die PSI256
5 Beispiel257
6 Zusammenfassung und Ausblick258
Literaturverzeichnis258
Situation Analysis and Adaptive Risk Assessment for Intersection Safety Systems in Advanced Assisted Driving259
1 Introduction259
2 Intersection Modeling260
3 Behavior Modeling260
4 Behavior Prediction262
5 Adaptive Risk Assessment264
6 Results266
6.1 System and User Test Results267
7 Conclusion267
References267
Transparente protokollierbare Kommunikation zwischen Funktionen kognitiver Systeme269
1 Einleitung269
2 Stand der Technik270
3 Transparente Kommunikation f¨ur kognitive Systeme271
4 Effiziente Protokollierung der Kommunikation272
4.1 Aufzeichnungsmethode272
4.2 Aufzeichnungsformat273
4.3 Einsatz einer Aufzeichnung274
5 Ergebnisse und Anwendungen275
6 Danksagung276
Literaturverzeichnis276
Walking Humanoid Robot Lola An Overview of Hard- and Software277
1 Introduction277
2 Mechanical and Electronics System Design278
2.1 Structural Components278
2.2 Joint Design279
2.3 Force/Torque Sensors279
2.4 Inertial Measurement Unit280
2.5 Electronics Architecture280
3 Simulation281
4 Control Aspects282
4.1 Trajectory Generation282
4.2 Stabilizing Control283
5 Conclusions and Future Work284
References284

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