Drohnen und andere Roboter
Januar 9, 2018
Aus dem Unterricht des CAS Disruptive Technologies mit Davide Scaramuzza berichtet Patrik Auf der Mauer.
Es war ein sehr interessanter Tag mit vielen Informationen zu Drohnen und Roboter und einem Hands-on-Besuch im Lab von Davide Scaramuzza. Am Vormittag ging es los mit einer Einführung in die Thematik.
Einführung Roboter
Definition: Roboter sind mechanische oder elektromechanische Maschinen, welche definierte Instruktionen befolgen. Dabei unterscheidet man zwischen:
Robotic Exoskeletons und Prosthetic Devices
Robotic Exoskeletons und Prosthetic Devices zur Unterstützung oder Erweiterung der menschlichen Kräfte und Bewegungen (Bild: MIT Technology Review).
Stationäre Roboter
Diese sind an einen fixen Standort, wie z.B. eine Fertigungsstrasse gebunden.
Stationäre, fix montierte Roboter (Bild: Designspark).
Mobile Roboter
Diese bewegen sich frei und sind nicht an einen fixen Standort gebunden, dabei wird weiter unterschieden zwischen:
Ground Robots (AGV: Automated Guided Vehicle)
Ground Robot, sich frei am am Boden bewegende Roboter (Bild: Wired)
Flying Robots oder Drohnen (UAV: Unmanned Aerial Vehicles und MAV: Micro Aerial Vehicles), welche sich frei in der Luft bewegen können.
Flying Robots und Drohnen, sich frei in der Luft bewegende Roboter (Bild: Daily Mail).
Underwater Robots (AUV: Autonomous Underwater Vehicles), welche sich frei im Wasser bewegen können.
Underwater Robots, sich frei im Wasser bewegende Roboter (Bild: Marine Insight).
Was braucht es, um ein autonomes Fahrzeug zu bauen?
Nach der Pause stellten wir uns der Frage: «Was braucht es um ein autonomes Fahrzeug zu bauen?
Um autonom fahren zu können, gilt es, folgende drei Punkte zu beachten:
Wie sieht meine Umwelt aus (Wahrnehmung)?
Dazu werden Informationen aus Sensoren (Laser, Kamera, Radar und Sonars) genutzt, um Objekte wie Fussgänger, Fahrzeuge, Signalisation, etc. zu interpretieren.
Wo bin ich (Lokalisierung)?
Nutzung der Informationen des GPS, wenn dieses verfügbar ist, ansonsten kann auf vorhandenes Kartenmaterial zurückgegriffen, oder mit den entsprechenden Sensoren selbst eine Karte erstellt werden.
Wie komme ich ans Ziel?
Hierzu wird selbständig, unter Verwendung der geeigneten Algorithmen, versucht, den Weg von A nach B ermitteln. Dabei gilt es den besten Weg zu finden (Faktoren sind Zeit, Energieverbrauch, attraktive Strecke, etc.) und allfälligen Hindernissen ausweichen.
Um diese Fragen zu beantworten, stehen u.A. die folgenden Sensoren zur Verfügung:
- Wheel Encoders
Dies ist ein Sensor, der die Anzahl Umdrehungen und den Einschlag der Räder misst. - Inertial Sensors
Dies sind Sensoren, die der Bestimmung der Orientierung, wie Neigung und Beschleunigung (z.B. Gyroscope und Accelerometer) dienen. - GPS (Global Positioning System)
Hiermit kann durch die Nutzung von Positions- und Zeitangaben von mehreren Satelliten die aktuelle Position bestimmt werden. - Range Sensors
Diese Sensoren dienen dem Erkennen von Objekten und werden weiter zum Ermitteln der Distanz zu diesen (Kamera, Radar, Ultrasound und Laser Scanners) eingesetzt.
Diese verschiedenen Sensoren werden in verschiedenen Kombinationen angewandt um z.B. die aktuelle Position zu bestimmen (im Idealfall mit GPS, ggf. unterstützt durch Wheel Encoder und Range Sensors) oder um Objekte, welche im Weg stehen, korrekt zu interpretieren, um passend zu reagieren (dabei kommt auch Künstliche Intelligenz und Deep Learning zum Einsatz).
Besuch im Lab der Robotics and Perception Group der ETH Zürich
Am Nachmittag führte uns Prof. Davide Scaramuzza durch das Lab der Robotics and Perception Group der ETH Zürich und demonstrierte dabei die neusten Technologien und Resultate im Bereich der Drohnen-Forschung.
Demonstration der neusten Kameratechnologien von Davide Scaramuzza bei der Robotics and Perception Group der ETH Zürich
Einblick in das Drohnen-Museum der Robotics and Perception Group der ETH Zürich
Flugdemonstration der neusten «sich-selbst-positionierenden» Drohne von Davide Scaramuzza bei der Robotics and Perception Group der ETH Zürich
Mit dieser Flugstunde endete der spannende Tag mit fundierten Informationen zum aktuellen Stand der Roboter-Entwicklung und der Drohnen-Forschung bei der Robotics and Perception Group der ETH Zürich.
Weiterführende Informationen
Videos
- Autonomous Flying Robots: Davide Scaramuzza at TEDxZurich
- The DARPA Rescue Challenge 2012-2015
- Boston Dynamics’ Atlas robot can backflip now
- Siroop bringt Kaffee per Luftpost
Literatur
- Driverless: Intelligent Cars and the Road Ahead, Hod Lipson, Paperback, MIT Press, September 2017
- Governing Lethal Behavior in Autonomous Robots, 1st Edition, Roland Arkin, 2009
- DK Eyewitness Books: Robot Hardcover, by Roger Bridgman, 2004
- Rise of the Robots: Technology and the Threat of a Jobless Future, by Martin Ford, 2016
Online Magazines and Blogs
- Automaton, Sponsored by IEEE
- Robohub, Maintained by former ETH and EPFL roboticists
- The Robot Report, Self funded by Frank Tobe