LAUROPE-Fortschrittsblog



Fortschritte beim Greifen

RVIZ Visualisierung von Lauron V und einem virtuellem Testobjekt

Datum: 20.05.2015 | Autor: Georg Heppner

Um die Kinematischen Grenzen Laurons besser erfassen zu können wurde eine sogenannte Graspability Map aufgestellt. Diese Analyse ermittelt welche Positionen um Lauron von dem Roboter optimal für das Greifen genutzt werden können und bilden damit eine Wichtige Grundlage für die Manipulationsplanung von Lauron. Neu ist vor allem das auch die Körperbewegung bei der Erreichbarkeit genutzt wird. In der Simulation funktioniert das Greifen inzwischen bereits sehr gut, auf dem echten System laufen derzeit die Integrationsarbeiten.


Präsentation auf der ASTRA 2015

Übersicht der Plexnav Architektur für den SpaceBot Cup. Teile der Architektur werden in der ASTRA2015 Veröffentlichung präsentiert.

Datum: 20.05.2015 | Autor: Georg Heppner

Vom 11-13 Mai fand bei der ESA in den Niederlanden die ASTRA Konferenz statt (13th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation) auf der das FZI mit einem Paper über den SBC 2013 und unsere Erfahrungen dabei vertreten war. Das Paper mit dem Titel "LAUROPE - Six Legged Walking Robot for Planetrary Exploration participating in the SpaceBot Cup" kann in den Konferenz proceedings  eingesehen werden. Die ASTRA Konferenz behandelt aktuelle Themen der Raumfahrt und hat ein hochkarätiges Publikum aus Wissenschaft und den verschiedenen Raumfahrtagenturen. Die Vorstellung vom Projekt LAUROPE wurde hier gut aufgenommen und viele der Teilnehmer bemerkten das der Schwierigkeitsgrad des SpaceBot Cup extrem hoch sei. Vor allem die gefragte Autonomie ist in traditionellen Missionen meist noch kein Thema da einfach zu viele unvorhergesehene Probleme auftreten können. Ebenfalls interessant ist die Tatsache das viele der Techniken und Lösungsansätze die wir beim Projekt LAUROPE gewählt haben in ähnlicher Form auch in echten Missionen genutzt werden. Natürlich gibt es noch etliche unterscheide, jedoch bestärkt es enorm zu sehen, dass die gewählten Lösungsansätze teilweise auch bei echten Missionen gewählt wurden.


Greifstrategien überarbeitet

Durch berücksichtigung der Körperposition in der inversen Kinmatik kann nun deutlich flexibler gegriffen werden

Datum: 03.05.2015 | Autor: Steffen Rühl

Im SpacebotCup sollen ein Batteriepack und ein Glas mit einer Probe gegriffen werden und zu einer Basisstation transportiert werden. Dazu ist Laurons rechtes Vorderbein mit einem Greifer ausgestattet. Die Ansteuerung ist Aufgabe der Manipulation. Bereits im Dezember haben wir angefangen, unsere Softwarekomponenten aus dem ersten SpacebotCup in die neue Softwarestruktur zu übernehmen und die strengeren Konventionen umzusetzen. Aufgrund unserer Erfahrungen im ersten SpacebotCup wurde das Konzept der Manipulation völlig überarbeitet. Im ersten Durchgang wurde zur Manipulation lediglich Laurons Vorderbein angesteuert. Diese ist mit seinen vier Gelenken jedoch nicht in der Lage, Objekte mit beliebigen Lagen zu anzusteuern. Im ersten SpacebotCup wurde dies auf Kosten der Genauigkeit vernachlässigt. Dies ist nun anders geplant. Steht Lauron während der Manipulation auf fünf Füßen, so ist es über die Gelenkwinkel der Beine möglich, in gewissen Grenzen, seinen Schwerpunkt kontrolliert zu verschieben und seinen Körper zu verdrehen. Dies wollen wir nun für die Manipulation nutzen. So muss dann z. B. eine Anrückbewegung nicht mehr zwingend durch das manipulierende Bein ausgeführt werden, sondern kann aus dem Stand erzeugt werden.Um diese Konzept umzusetzen, werden zwei neue Komponenten entwickelt. Zum einen eine inverse Kinematik, die in der Lage ist für die sechsdimensionale Lage des Lauronkörpers und das manipulierende Bein mit vier Freiheitsgraden zu berechnen. Dabei müssen die Begrenzungen des Bewegungsspielraums des Körpers berücksichtigt werden. Darüber hinaus muss auch die Steuerung von Lauron angepasst werden, um die so geplanten Griffe ausführen zu können.Die beiden beschriebenen Komponenten wurden in den letzten Wochen unabhängig voneinander implementiert und getestet. Als nächstes steht hier die Integration zur Griffausführung an.

Griffe beginnen inder Greofposition bei der eines der vorderen Beine umgeklappt wird um den speziell für Lauron konstruierten Gripper zu nutzen
Der Griff wird unter Ausnutzung der Bewegungsfreiheit des Körpers ausgeführt. Die Körperbewegung ist in die inverse Kinematik integriert
Ist das Objekt sicher gegriffen können feste Trajektorien für die Ablage oder weitere Manipultation genutzt werden
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Neue Füße für Lauron

Die neuen Füße sehen optisch aus wie die alten, haben aber vor allem eine verbesserte Kabelführung und Lagerung

Datum: 01.04.2015 | Autor: Georg Heppner

Das wichtigste für ein Laufroboter sind seine Füße, und damit die optimal funktionieren hat Lauron V eine neue Version davon bekommen. Die neuen Füße sind robuster, haben eine verbesserte Kabelführung und können vor allem nicht mehr verklemmen. Bei weit ausgesteckten Beinen konnte mit den vorherigen Füßen eine Verklemmung auftreten was die Bodenkontaktsensorik gestört hat, diese Probleme sollten nun der Vergangenheit angehören. Erste Tests sind sehr vielversprechend womit alle Hardwareänderungen beinahe abgeschlossen sind.


Missionssteuerung - SMACH für Lauron

Auszug aus der Missionssteuerung. Die MoveToPOI Statemachine bringt Lauron zu einem Zielpunkt.

Datum: 20.03.2015 | Autor: Georg Heppner

Eines der Kernprobleme des SBC 2013 war die Missionssteuerung Laurons. Es ist überraschend schwer ein System zu entwickeln welches simpel genug bleibt das Änderungen einfach möglich sind aber gleichzeitig flexibel genug ist die extrem anspruchsvollen Aufgaben des SBC zu bewältigen. Die Schwierigkeiten liegen dabei vor allem im Detail. Beim SBC 2013 kamen die Boost Statemachines zum Einsatz, diese waren aber für die Arbeitsweise mit ROS nicht gut geeignet. Für den SBC 2015 haben wir uns dafür entschieden die Ablaufsteuerung der Missionssteuerung in SMACH zu entwickeln. SMACH ermöglicht die schnelle Entwicklung von Zustandsmaschienen für ROS sowie das einfache Testen ohne weitere Abhängigkeiten. Kern Idee sind "Koordinatoren" für Fähigkeiten. Durch eine Statemachine kann so z.B. der Ablauf für das Greifen eines Objektes modelliert werden. Dieser "Koordinator" wiederrum kann von der zentralen Missionssteuerung aktiviert werden womit effektiv eine geordnete Menge von Fähigkeiten nacheinander ausgeführt wird. Wann welche Fähgikeit aktiviert wird entscheidet entweder die Bodenstation oder aber ein Entscheidungsmodul auf dem Roboter. Diese Struktur erlaubt es sehr schnell Strategieänderungen umzusetzen ohne dabei große Teile der Missionssteuerung neu schreiben zu müssen. Wie alle Werkzeuge ist auch SMACH zunächst gewöhnungsbedürftig, nach etwas Einarbeitung funktioniert es inzwischen aber sehr gut.


Analogplattformen

Die Analogplattform ASAP wird zum Testen der Missionssteuerung genutzt.

Datum: 06.02.2015 | Autor: Georg Heppner

Beim SBC 2013 hat sich gezeigt das die parallele Entwicklung des Laufens und der Missionskritischen Fähigkeiten zu Problemen führen kann. Um die Konzepte der Missionssteuerung schneller entwickeln und testen zu können wurde daher ein Analogsystem ASAP - aufgebaut. Auf dieser omnidirektionalen Plattform wurden die Sensoren von Lauron integriert (IMU, KaRoLa, Xtion etc.) um unabhängig Algorithmen wie die Pfadplanung oder Objekterkennung weiter zu testen. Auch wenn sich ASAP natürlich etwas anders verhält kann die Entwicklung dadurch zielgerichteter voran getrieben werden. Um auch das Gesamtsystem in einer möglichst realistischen Umgebung zu testen wurde zudem eine Umfangreiche Gazebo Simulation erstellt welche das Szenario des SBC 2013 verwendet und derzeit um die echte Robotersteuerung erweitert wird. Die ursprüngliche Simulation wurde bereits beim SBC 2013 entwickelt, diente bisher jedoch lediglich dem Aufnehmen von simulierten Laserscans.


Lauron V - Verbesserte Hardware

Die neu konstruierte Alpha-Delta-Kombination ist äußerst kompakt, kräftig und erleichtert die Wartung im Gegensatz zur bisherigen Lösung

Datum: 30.01.2015 | Autor: Georg Heppner

Lauron V hat inzwischen etliche Betriebsstunden absolviert und wurde dabei natürlich kontinuierlich verbessert. Alle Zahnriemen sind inzwischen durch Ketten ausgetauscht die bisher deutlich langlebiger sind als die bisher eingesetzten Zahnriemen. Zudem ist der bereits beim SBC 2013 entwickelte, jedoch nicht fertig gestellte, neue Kopf inzwischen im Einsatz wodurch die Menge an externen kabeln deutlich reduziert werden konnte. Die Alpha Gelenke (welche für den Vortrieb verantwortlich sind) wurden ebenfalls durch eine komplette Neuentwicklung ausgetauscht welche zwar langsamer, aber dafür noch kräftiger und robuster als die bisherige Variante sind. Etliche kleinere Verbesserungen wie etwa ein integrierter Monitor für die schnelle Fehleranalyse machen das Arbeiten zudem angenehmer. Laurons Hardware ist damit bereits fast komplett für den SBC überarbeitet.

Der neue Kopf trägt einen Asus Xtion sowie zwei IDS Firefly Kameras und superhelle LEDs für den Nachteinsatz. Alle Kabel sind im inneren des Kopfes untergebracht.
Alle Gelenke setzen inzwischen Ketten für die Kraftübertragung ein welche mit dem engen Biegeradius besser zurecht kommen und deutlich robuster sind als die bisherigen Zahnriemen. Auch der Gripper wurde bereits wieder montiert.
Änderungen wie ein 7 Zoll Monitor im inneren von Lauron erleichtern die Arbeit mit dem Komplexen System Erweiterte Hardware für mehr Komfort
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Kickoff SBC 2015 - Wieder ein hochkarätiges Teilnehmerfeld

Datum: 01.11.2014 | Autor: Georg Heppner

Am 08. Dezember fand das offizielle Kick-Off beim DLR statt bei dem die Teams ihre Lösungsansätze vorgestellt haben. Es sind wieder etliche der SBC 2013 Teams dabei, aber auch die neuen Teilnehmer haben bereits überzeugende Konzepte gezeigt. Eines ist ganz klar: Alle Teams werden aus den Fehlschlägen des ersten SBC gelernt haben, so dass wir uns beim SBC 2015 auf wirklich spannende Roboter freuen dürfen. Auch Team Laurope arbeitet bereits fieberhaft daran die Konzepte und Software zu überarbeiten um dieses Mal zu zeigen was Lauron denn wirklich alles kann.


SpaceBot Cup 2015 - Team Laurope ist erneut dabei

FZI-Team beim SBC 2013. Die meisten Teammitglieder sind erneut dabei.

Datum: 01.11.2014 | Autor: Georg Heppner

Es ist wieder soweit, der SpaceBot Cup des DLR  geht in die zweite Runde. Im November 2015 werden wieder 10 Teams auf einer simulierten Planetenoberfläche zeigen wozu autonome Roboter fähig sind. Das FZI wird erneut mit dem Laufroboter Lauron V an den start gehen welcher vor allem durch seine Mobilität und einen hohen Autonomiegrad punkten soll.Während beim SBC 2013 Lauron zudem noch in den Kinderschuhen steckte ist das System inzwischen deutlich weiter entwickelt worden so das vor allem die Robustheit der Mechanik aber auch der Software deutlich gesteigert werden konnte. Als erstes werden nun alle Fähigkeiten des SBC 2013 wieder aktiviert und überarbeitet, zudem wird derzeit ein Team aus Studenten zusammengestellt die das Projekt maßgeblich mit voran treiben werden. Viele sind ein zweites mal dabei.


Ergebnisse des SpaceBot Cup

Datum: 10.12.2013 | Autor: Arne Rönnau

Leider konnte unser Laufroboter LAURON V auf dem SpaceBot Cup nicht richtig zeigen, was er wirklich drauf hatte. Ein Hardware-Fehler (Kabelkontakt zu Fußsensor) und ein Software-Bug (Integrationsfehler zwischen den verschiedenen Teilkomponenten) haben dazu geführt, dass LAURON stehen geblieben ist. In dieser sicheren Position schaltet der Roboter nach einer kurzen Weile ein spezielles Motorschutzprogramm an und beginnt eigenständig langsam auf und ab zu wippen. Die Kommunikation zwischen dem Lander mit Kamera, LAURON und der Bodenstation funktionierte dank eines eigens entwickelten Kommunikations-Protokolls auch mit der Verzögerung sehr gut. Die Fehler ließen sich in der kürze des Wettbewerbs dennoch nicht direkt beheben. In dem folgenden YouTube Video zeigt LAURON eine Auswahl an Fähigkeiten, die für den SpaceBot Cup entwickelt wurden. LAURON V hat durch diese Fähigkeiten einen wichtigen, großen Schritt in Richtung vollständiger Roboterautonomie gemacht. Danke ans DLR Raumfahrtmanagement, dass wir beim SpaceBot Cup dabei sein konnten!

Und Danke an das ganze LAUROPE Team am FZI – ihr habt tolle Arbeit geleistet!


Umgebungsmodell des SpacebotCups

Generiertes Umgebungsmodell des SBC Geländes
Generiertes Umgebungsmodell des SBC Geländes

Datum: 15.11.2013 | Autor: Georg Heppner

Nach den offiziellen Läufen des Spacebot Cups hatten alle Teams die Gelegenheit das Gelände ohne Restriktionen zu überqueren und dabei noch einmal ihre entwickelten Komponenten zu testen. Auch Lauron nutze die Gelegenheit um die Erstellung des Umgebungsmodelles (Siehe Bild) zu testen.

Zu sehen ist hier das Endprodukt der Umgebungswahrnehmung. Dafür wurden in regelmäßigen Abständen 3D Punktwolken mittels rotierendem Hokuyo Laserscanner erzeugt, mit dem jeweils vorherigen Scan verglichen und zu einem Gesamtscan zusammengesetzt. Die genaue Position wird anhand von Umgebungsmerkmalen bestimmt welche speziell auf die karge Mondlandschaft optimiert sind. Beim Erkennen eines Ringschlusses wird die Anordnung aller Karten global optimiert. Merkmale, die nicht zur Mondlanschaft gehören (Tribüne, Decke der Halle) werden bereits vorher aus dem Scan herausgeschnitten. Der resultierende Graph (Position sowie Verbindung der Karten durch Merkmale) der Kartenpositionen ist ebenfalls in dem Umgebungsmodell zu erkennen. Informationen aus der Lokalisierung des Roboters können, müssen jedoch nicht, als Initialisierung des Matching-Verfahrens verwendet werden (in diesem Fall wurden keine initialen Informationen verwendet).

Anhand der zusammengesetzten Punktwolken wird dann in einem Auswertungschritt eine eigene Umweltdarstellung auf Basis der Octomap erstellt. Jede Zelle der Umgebung enthält die Steigung in diesem Bereich sowie weitere Zusatzinformationen (etwa die Varianz der Steigungswerte) welche für einen Laufroboter interessant sind. Durch die Speicherform ist es leicht möglich eine komplette Umgebungsmodellierung durchzuführen auch wenn Zellen nur über wenig oder gar keine Sensorinformationen verfügen. Je nach Auflösung kann die Zellgröße variable gewählt werden. Unbekannte oder nicht vermessene Bereiche können zudem durch umgebende Zellen approximiert werden. Alle weiteren Berechnungen Laurons wie etwa die Pfadplanung oder Begehbarkeitsanalyse werden auf dieser Umgebungskarte ausgeführt was eine schnelle Verarbeitung ermöglicht.

Auf der zusammengesetzten Punktwolke ist die Position des Roboters bei den Aufnahmen als initial ausgeschnittener Punkt deutlich zu erkennen. Zudem sind auch andere Teams in den Punktwolken klar erkennbar.

Die Auswertung zeigt, dass der gewählte Ansatz für diese Umgebung gut funktioniert. Die relevanten Kriterien der Umgebung sind klar erkennbar und es konnte an fast allen Stellen eine Steigung des Untergrundes bestimmt werden.

Zusammgesetzte Punktwolke der SBC Halle aus der Vogelperspektive
Zusammgesetzte Punktwolke der SBC Halle von der Seite
Zusammgesetzte Punktwolke der SBC Halle mit Annotationen
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Live-Informationen

Datum: 11.11.2013 | Autor: Marc Zofka

Der SpaceBotCup ist in vollem Gange. Ein aktueller Heise-Artikel informiert darüber. Via Live-Stream kann man am Bildschirm den Stand des Wettbewerbs verfolgen.


Update der virtuellen Wettkampf-Arena

Aktualisierte virtuelle Wettkampf-Arena.

Datum: 30.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Mit dem Update der Höhenkarte durch das DLR wurde auch die virtuelle Landschaft in der Wettkampf-Arena neu gestaltet. Natürlich ist die exakte Form nicht bekannt, aber mit der angegebenen Auflösung lässt sich durchaus schon erahnen wir das Gelände aussehen wird.


Partikelfilteransatz zur Lokalisierung

Partikelfilteransatz zur Lokalisierung des Laufroboters LAURON V.

Datum: 30.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Die kontinuierliche, korrekte Lokalisierung des Roboters in einer unbekannten Umgebung ist eine der wichtigsten Kernherausforderungen des SpaceBot Cup. Die genau Position und Orientierung des Roboters wird zum Einen für das korrekte Ablaufen der geplanten Pfade benötigt und dient zum Anderen als initiale Ausgangsposition für die Registrierung der verschiedenen Punktwolken für die Umweltmodellierung. Das LAUROPE Team verfolgt für die Lokalisierung einen Partikelfilter Ansatz, der die verschiedenen Methoden zur Positionsbestimmung stochastisch fusioniert. In der virtuellen Wettkampf-Arena liefert das System bereits sehr gute Ergebnisse. Jetzt stehen noch das Fein-Tuning und Outdoor Tests in einer größeren Umgebung an.


LAUROPE Vorstellungsvideo

Datum: 29.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Das DLR LAUROPE Vorstellungsvideo ist online. Nochmal vielen Dank an die Kollegen von akssprung Medienproduktion GmbH für einen spannenden Drehtag und das tolle Ergebnis!


Greifer an LAURON V montiert

Greifer für den SpaceBot Cup an Bein 1.

Datum: 29.10.2013 | Autor: Georg Heppner

Der neue Greifer wurde am rechten Vorderbein befestigt und in Betrieb genommen. Jetzt steht als nächstes die Montage der Haltevorrichtungen für den Transport der beiden Objekte an.


Neuer on-board PC für LAURON V

Core i7 4x3.0 GHz Mini-ITX PC

Datum: 28.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Die Herausforderungen des SpaceBot Cup haben unseren bisherigen LAURON PC überfordert. Da zahlreiche Funktionen gleichzeitig ausgeführt werden müssen, musste ein System mit mehr CPU-Kernen her. Seit heute besitzt LAURON einen neuen Intel Core i7 4 x 3,0 GHz, 8GB RAMM, Mini-ITX Rechner, der die nötige Rechenpower zur Verfügung stellt. Der PC wurde auch schon montiert, integriert und in Betrieb genommen.


Objekte werden in Simulation gegriffen

Greifen der Objekte in der Simulation.

Datum: 28.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Das FZI besitzt umfangreiche Tools und Bibliotheken für die Greifplanung mit komplexen Roboterarmen. Dieses Greifplanungsystem wurde auf die Kinematik des Greifers an Bein 1 angepasst. Früh stellte sich heraus, dass es eine besondere Herausforderung darstellen wird, die Flüssigkeit in dem zu greifenden Glas nicht auszukippen. Das LAURON V Bein ist mit 4 Freiheitsgraden/Gelenken nicht in der Lage die Orientierung des Glase in jeder Position aufrecht zu halten. Eine spezielle Ablageposition soll diesen schwierigen Greifvorgang unterstützen.

Die Anbindung des Greifsystems ist abgeschlossen und das Greifen funktioniert bereits in der virtuellen Simulationsumgebung. Die Visualisierung des Laufroboter LAURON V ist hier allerdings bisher nur vorläufig. Reale Greif-Experimente mit dem Greifer am Roboterbein sind für die nächsten Tage geplant.


Roboterteststrecke aufgebaut

Roboterteststrecke am FZI.

Datum: 25.10.2013 | Autor: Georg Heppner

Um LAURON V für das Überwinden von sandigen Steigungen und Hügel weiter zu optimieren und die Paramter für das sichere Laufen besser einstellen zu können, wurde am FZI noch eine kleine Teststrecke aufgebaut. Die Teststrecke erlaubt es uns wetterunabhängig und ohne Anreise intensive Tests mit dem System durchzuführen.

VIDEO: Zeitraffer Teststrecken-Aufbau


Zweiter Greiferversion fertig und in Betrieb genommen

Datum: 21.10.2013 | Autor: Georg Heppner

Mit dem ersten Greifer konnten wir zeigen, dass die Kinematik und Mechanik geeignet sind um die Manipulations-Aufgaben im SpaceBot Cup zu bewältigen. Die zweite Version des Greifers wurde deutlich kleiner und leichter gestalten. Nachdem die mechanischen Bauteile gefertigt bzw. gedruckt wurden, ist die Elektronik in Betrieb genommen worden. Mit der softwareseitigen Anbindung ist es jetzt möglich den Greifer anzusteuern, eine Haltekraft vorzugeben und zu detektieren, ob ein Objekt gegriffen wurde. Die Konstruktion erlaubt es trotz der leichten und kompakten Bauweise große Haltkräfte aufzubringen. Als nächste steht jetzt die Befestigung am LAURON Bein selbst an.


OMPL-Pfadplanung für LAURON V

OMPL-Planer für die Pfadplanung.

Datum: 18.10.2013 | Autor: Georg Heppner

Im Rahmen des SpaceBot Cup wird die Open-Source Planer Bibliothek OMPL verwendet. Diese wurde entsprechend erweitert und angepasst um die Aufgaben des SpaceBot Cup effizient lösen zu können. Der Planer nutzt die mehrdimensionalen Kostenkarten sowie die OctoMap selbst um möglichst kollisionsfreie, schnelle Pfade zu berechnen. In der virtuellen Wettbewerbs-Arena liefert der Planer sehr gute Pfade für den Laufroboter. Ausführliche Experimente in realen Umgebungen sind für die nächsten Tage geplant.


Kostenkarten für Pfadplanung

Kostenkarten.

Datum: 16.10.2013 | Autor: Georg Heppner

Bei der Pfadplanung sollen zahlreiche Aspekte und Kriterien gleichzeitig betrachtet werden um für LAURON einen möglichst guten Pfad zu finden. Verschiedene Kostenkarten beurteilen die Geländeeigenschaften anhand der intelligenten OctoMap. Hierzu werden Kriterien wie zum Beispiel die Steigung oder die maximale Hindernishöhe mit Kosten bewertet. Der Pfadplaner soll ja schließlich nicht nur den kürzesten Weg zu einem Ziel planen können, sondern vielmehr den schnellsten, sichersten Pfad finden und auswählen.


Reale Punktwolke aus rotierendem Laserscanner.

Reale Punktwolke des FZI Living Lab Service Robotics.

Datum: 12.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Natürlich funktioniert nicht nur das Erstellen virtueller Punktwolken, sondern auch das Aufnehmen mit dem rotierenden Laserscanner auf LAURON V.

Je nach eingestellter Drehgeschwindigkeit kann die Auflösung der Punktwolke angepasst werden. In dem Video wurde eine Punktwolke mit einer AUflösung von 1,5 Mio. Punkten in dem FZI Living Lab Service Robotics aufgenommen.
VIDEO: 3D-Punktwolke.


3D-Punktwolken aus der virtuellen Wettkampf-Arena

Virtuelle Punktwolken des rotierenden Laserscanners.

Datum: 04.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Unser Laufroboter LAURON wird mit einem rotierenden Hokuyo-Laserscanner ausgestattet. Die virtuelle Wettkampf-Arena wurde so erweitert, dass realitische 3D-Punktwolke in der Simulation erzeugt werden können. Mehrere dieser Punktwolken sollen dann registriert, zusammengefügt und gleichzeitig zur Lokalisierung genutzt werden.


Intelligente OctoMap zur Umweltmodellierung

Datum: 01.10.2013 | Autor: Arne Rönnau

Die Umweltmodellierung basiert auf Erweiterung der Open-Source OctoMap. In ihr werden nicht die einzelnen Punkte abgespeichert, sondern vorverarbeitet Informationen abgelegt. Dies erspart uns später bei der Erstellung der Kostenkarte notwendige Berechnungen. Außerdem wurde ein ROS rviz Plugin integriert, dass uns erlaubt die OctoMap darzustellen.

Intelligente OctoMap.
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Virtuelle Wettkampf-Arena

Datum: 27.09.2013 | Autor: Georg Heppner

Da wir in der Nähe des FZI kein größeres Testgelände haben, dass dem Gelände des SpaceBot Cup ähnlich ist und um schneller Entwicklungen im Bereich der Sensorverarbeitung, Umweltmodellierung und Pfadplanung testen zu können, hat das Team LAUROPE eine virtuelle Wettkampf-Arena anhand der bekannten Informationen zu dem SpaceBot Cup Gelände entwickelt. Die Simulationsumgebung basiert auf neu entwickelten Plugins für gazebo, einem Sensormodell für den rotierenden Hokuyo-Laserscanner und einer Erweiterung der ROS rviz GUI. Die Wettkampf-Arena gibt uns schon ganz gut ein Gefühl für die Dimensionen und Herausforderungen und wird von den verschiedenen Teilen des Teams für Tests verwendet.

Virtuelle Wettkampf-Arena anhand der Vorgaben des SpaceBot Cup.
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Laufen am Hang mit LAURON V

Der Laufroboter Lauron V auf einer 35° Steigung
Der Laufroboter Lauron V auf einer 35° Steigung

Datum: 20.09.2013 | Autor: Arne Rönnau

Mit einem Laufroboter an unserem Holzhang zu laufen ist eine echte Herausforderung. Es muss zu jedem Zeitpunkt auf die Stabilität, die maximale Belastung in den Gelenken und die richtige Beinkoordination geachtet werden. LAURONs verhaltensbasierte Steuerung wurde in den letzten Wochen entsprechend angepasst, ergänzt und erweitert. Kleinere Steigungen schaffen wir jetzt vollkommen autonom, größere Steigungen sind noch eine Herausforderung. Unser Hang im Labor aus Holz ist aber auch besonders schwierig da die Beine auf dem Holz leicht weg rutschen können - wir sind gespannt auf die geplanten Tests an einem Sandhügel in der Umgebung.


Netzwerk-Emulator eingetroffen – es muss eine extra Kommunikationsschicht her!

Datum: 17.09.2013 | Autor: Georg Heppner

Heute ist der Rechner bzw. Netzwerk-Emulator für die verzögerte Kommunikation eingetroffen. Eine direkte Kommunikation über ROS wird wie erwartet nicht direkt funktionieren. Evtl. funktioniert die Kommunikation über unser eigenes MCA2-Roboterframework, da stehen noch abschließende Tests aus. Aktueller Plan ist es eine extra Schicht für die Kommunikation zwischen der Bodenstation und dem Roboter zu entwickeln.


Dreharbeiten für den Team "Vorstellungsfilm"

Lauron V wird vom für den Team-Imagefilm von allen Seiten aufgenommen
Lauron V im Zentrum der Aufmerksamkeit des Filmteams

Datum: 16.09.2013 | Autor: Arne Rönnau

Das Team von der akssprung Medienproduktion GmbH hat am Montag, den 16. September den Vorstellungsfilm des Teams LAUROPE am FZI gedreht. Nach ein bissel Verspätung durch den üblichen Stau auf der A5 ging es dann los mit den Dreharbeiten des Teams. Die Kollegen von akssprung hatten tolle Ideen für die Teamvorstellung, die wir dann auch mit ein wenig Verzögerung, weil hier und da noch eine Schraube nachgezogen werden musste, gut umsetzen konnten. Wir sind auf jeden Fall sehr gespannt auf das Ergebnis, die Aufnahmen, die wir sehen konnten sahen klasse aus! Danke @akssprung für einen lustigen und interessanten Montag!


Neuer LAURON V Kopf mit verbesserter Kabelführung

Neuer Kopf für Lauron V - größtenteils aus 3D-Druck teilen gefertigt
Neuer Kopf für Lauron V - größtenteils aus 3D-Druck teilen gefertigt

Datum: 06.09.2013 | Autor: Arne Rönnau

Die Teile für den neuen LAURON V Kopf sind da. Bisher wurde der LAURON IVc Kopf auf dem neuen Laufroboter LAURON V eingesetzt. Aufgrund des näher rückenden SpaceBot Cup Termin haben wir uns entschieden die meisten Teile als 3D-Druckteile umzusetzen. Jetzt fehlen nur noch die Wellen und Motoren und dann kann der Kopf mit der deutlich verbesserten Kabelführung auch schon auf dem Roboter montiert werden.


Akkulaufzeiten für SpaceBot Cup ausreichend

3 LiPo - Akkumulatoren für den Laufroboter Lauron V
LiPo - Akkumulatoren für den Laufrobotern Lauron V

Datum: 23.08.2013 | Autor: Arne Rönnau

Zahlreiche Experimente und Tests haben in den letzten Wochen gezeigt, dass die zwei Haupt-LAURON-Akkus für die Aufgaben des SpaceBot Cup sicher ausreichen werden. LAURON läuft mit den beiden LiPo Akkus weit über eine Stunde und sollte damit keine Schwierigkeiten bekommen. Die beiden Akkus haben jeweils 8000mAh bei 22,2V und liefern unglaublich viel Energie. Zur Sicherheit wurden die Akkus in zwei LiPo-Bags verpackt und werden nur zusammen mit LiPo-Wächtern betrieben.


Erster Greiferprototyp ist funktionsfähig

Prototypischer 2 Finger Greifer für Lauron V
Prototyp 1 des neuen Greifers

Datum: 14.08.2013 | Autor: Arne Rönnau

LAURON kann zwar das gelbe und blaue Objekt auch mit seinen zwei Vorderbeinen greifen und so einfache Objektmanipulationen ausführen.
Allerdings sind präzise Manipulationsaufgaben nur sehr schwer umsetzbar. Deshalb wird ein Greifer entwickelt, der an die vorderen Füße montiert und integriert werden soll. Das vollständig umklappbare Konzept garantiert, dass LAURON auch mit Greifer noch sicher laufen kann. Der erste Prototyp wurde bewust einfach gefertigt da eine weitere Iteration bereits absehbar war. Er macht einen sehr robusten und zuverlässigen Eindruck, allerdings ist das Gewicht noch zu hoch, deshalb wird die Konstruktion nochmals überarbeitet. Der zweite Greifer wird durch Einsparungen im Bereich der Getriebe bei ähnlicher Größe deutlich weniger wiegen.


Probleme mit Encodern

Zerbrochene Codescheiben des Vortriebsgelenkes von Lauron V
Zerbrochene Codescheiben des Vortriebsgelenkes von Lauron V

Datum: 13.08.2013 | Autor: Georg Heppner

Lauron V hat mit seinem neuen Gelenk auch einen neuen Sensor bekommen.
Aufgrund geringen Einbauplatzes wurde der bisherige Winkelencoder durch andere mit sehr viel kleinerer Codescheibe ersetzt. Diese macht nun aber massive Probleme da bei starker Belastung und vor allem beim Warten der Gelenke die nun verwendete Glas-Encoder-Scheibe leicht zerbricht. Die Scheiben sind zudem sehr schwer zu beziehen was zu Problemen geführt hat. Derzeit wird Lauron mit einigen workarounds betrieben während an einem Ersatz für die Codescheiben gearbeitet wird.


Hang aus Holz für Experimente im Labor

Holzrampe für Steigungstests mit Lauron V
Rampe für Tests mit Lauron V auf großen Steigungen

Datum: 28.07.2013 | Autor: Arne Rönnau

Lauron wird derzeit an seine Grenzen gebracht um ihn für die Harte SBC Umgebung zu testen.Durch das neue Gelenk soll Lauron vor allem auf großen Steigungen einen Vorteil gegenüber Radgetriebenen Robotern haben. Für erste Experimente haben wir einen in der Höhe verstellbaren Hang aus Holz und Bosch-Profilen aufgebaut. Die glatte Holz-Oberfläche könnte sich noch als schwierig herausstellen. Später sind auf jeden Fall auch noch Outdoor-Tests an einem sandigen Hügel oder Hang geplant. Die erste schnelle Suche zeigt, es ist gar nicht so einfach in Karlsruhe ein geeignetes Testgelände zu finden.


3D-Druckteil als Adapter von Zahnriemen auf Stahlkette

3D Druckteile für die Befestigung der Ketten
3D Druckteile für die Befestigung der Ketten

Datum: 19.07.2013 | Autor: Arne Rönnau

Bereits für den Einsatz auf der Taranis Katastrophenschutzübung wurde der Zahnriemen für das Beta-Gelenk durch eine Stahl-Kette ausgetauscht. Dieses Gelenk trägt den Hauptanteil des Gewichts und ist entsprechend stark belastet. Die alten Zahnriemen sind einfach zu schnell verschlissen und mussten regelmäßig ausgetauscht werden. Beim Wechsel auf die Kette hat sich ein neues Problem ergeben. Die Kette passt nicht auf das speziell für LAURON gefräste Zahnriemen-Rad :(
Ein schmaler Adapter als 3D-Druckteil konnte als Adapter zwischen Kette und dem alten Zahnriemen-Rad eingesetzt werden. Das winzige Teil hat LAURON ein riesen Stück voran gebracht und für deutlich mehr Robustheit gesorgt.


Lauron jetzt mit Ketten

Bein von Lauron V mit neuer Stahlkette
Ketten als Ersatz für den Zahnriemen von Lauron V

Datum: 15.07.2013 | Autor: Georg Heppner

Nachdem Lauron V noch einmal deutlich schwerer als Lauron IV geworden ist sind die Zahnriemen zur Kraftübertragung an ihre Grenzen gekommen. Um die härteren Belastungen zu verkraften wurde das Bein daher bereits vor der Taranis Übung teilweise umgebaut und der Zahnriemen durch eine starke Kette ersetzt. Während der Taranis hat sich diese Methode bereits bewährt so das die Beine deutlich größeren Belastungen standhalten konnten.


DLR - Design Meilenstein

Datum: 04.07.2013 | Autor: Georg Heppner

Am 3.07.2013 fand das Treffen mit dem DLR zum Design Meilenstein statt.
Dabei wurden nicht nur die Regeln noch einmal näher erläutert sondern vor allem auch die Zielobjekte vorgestellt.Wir nutzen die Gelegenheit um unseren eigenen Objekte mit den offiziellen zu vergleichen und stellten fest das wir dicht dran sind.

Vergleich der Zielobjekte DLR-FZI
Vergleich der Zielobjekte DLR-FZI

Wasserflaschen und andere verformbare Objekte kann Lauron V sogar bereits ohne Greifer aufheben, dazu ermöglichen die neuen Gelenke eine vielfalt an Bewegungen:

Zielobjekte des SpaceBot Cups ( Wasserglas, Batteriepack und Waage)
Zielobjekte des SpaceBot Cups

Bei einer kurzen Demonstration wurde dann die erste generation der Objekterkennung, ein erster Greiferprototyp sowie das Greifmanöver (noch ohne Greifer) präsentiert.


Objekte und Manipulation

Selstgebaute Zielobjekte für den SpaceBot Cup
Selstgebaute Zielobjekte für den SpaceBot Cup

Datum: 03.06.2013 | Autor: Georg Heppner

Lauron V hat mit seiner speziellen Beinanordnung und dem neuen Freiheitsgrad die Möglichkeit sein Gewicht auf die hinteren Beine zu verlagern und somit die Vorderbeine zur Manipulation zu nutzen.
Zusammen mit einem Greifer welcher sich derzeit in der Konstruktion befindet wird Lauron damit die Manipulationsaufgaben des SBC ohne zusätzlichen Greifarm durchführen.
Während der fertige Greifer noch eine Weile dauert sind die Objekte zum Testen derweil bereits fertig:


Lauron V - Evaluierung auf der Katastrophenschutzübung Taranis 2013

Laufroboter Lauron V auf der Katastrophenschutzübung Taranis 2013
Laufroboter Lauron V auf der Katastrophenschutzübung Taranis 2013

Datum: 01.07.2013 | Autor: Georg Heppner

Der SpaceBot Cup stellt in allen Bereichen besondere Anforderungen an die teilnehmenden Roboter. Auf der vom 27 bis 29 Juni stattfindendenden Katasrophenschutzübung Taranis hatte Lauron V die Gelegenheit sich erstmals in einer ähnlich harten Umgebung zu beweisen. Die Internationale Übung fand in Österreich in der Umgebung von Salzburg statt und simulierte die Situation extremer Regenfälle welche (unter anderem) eingestürzte Häuser oder entgleiste Züge zur Folge hatten. Lauron V wurde eingesetzt um bei einem Unglück in einem Chemiewerk nach überlebenden Suchen. Der Roboter zeigte hierbei seine Vielseitigkeit und Robustheit, gleichzeitig haben wir einige Schwachstellen finden können welche nun behoben werden können.

LAURON V - Search and Rescue


Lauron V - Erste Schritte vor der ICRA 2013

Laufroboter LAURON V auf der ICRA 2013
Laufroboter LAURON V auf der ICRA 2013

Datum: 06.05.2013 | Autor: Georg Heppner

Pünktlich zur ICRA 2013 (International Conference on Robotics and Automation) wurde die neuste Generation der LAURON Serie fertiggestellt. Lauron V (Siehe Bild) machte seine ersten Schritte in der Nacht vor der Konferenz bevor er dort der Öffentlichkeit präsentiert wurde. Besonderheit im vergleich zum Vorgänger ist der zusätzliche Freiheitsgrad in den beinen, welcher das "Kippen" der Beine um die Schulter herrum ermöglicht. Diese Fähigkeit wird für Lauron im Rahmen des Wettbewerbs sehr wichtig werden da die unbekannten Objekte aufgesammelt und am Zielort montiert werden müssen. Die nutzung der Beine zur Manipulation macht einen zusätzlichen Roboterarm überflüssig und zeigt die Vielseitigkeit von Laufrobotern. Auch wenn LAURON nun laufen kann fehlen noch einige Teile. In naher zukunft wird ein neuer Kopf, neue Füße für eine bessere Bodenkontaktsensorik sowie Greifer für die Objektmanipulation gefertigt werden womit die Hardware komplettiert wird. Bis es soweit ist leiht sich Lauron V diese Teile noch von Lauron IVc.


LAURON V - New Joints

LAURON V - before ICRA


Studententeam Kickoff

Das studentische Team für den SpaceBot Cup
Das studentische Team für den SpaceBot Cup

Datum: 26.04.2013 | Autor: Georg Heppner

Nach einer Vielzahl von Bewebungen steht nun das Team für den SpaceBot Cup.
Am 25.04 fand das FZI-Interne Kickoff mit 16 Studentischen Teammitgliedern statt bei dem zunächst das Projekt und die Regeln genau erläutern wurden bevor in gemütlicher runde gegrillt und viele Ideen für den Wettbewerb gesammelt wurden. Neben den Studenten und den Mitarbeitern des FZI war auch Professor Dillmann anwesend um die Teilnehmer zu motivieren und näher kennen zu lernen.


LAUROPE - Laufroboter für die Planetare Exploration

Laufroboter Lauron IVc an einem steilen Hang
Laufroboter Lauron IVc

Datum: 15.03.2013 | Autor: Georg Heppner

Team LAUROPE (Laufroboter für die Planetare Exploration) wird am SpaceBot Cup als einziges Team mit einem Laufroboter teilnehmen.
Der Laufroboter LAURON IVc ist mit seiner verhaltensbasierten Steuerung und 3 Freiheitsgraden pro Bein in der Lage auch schwierigstes Gelände zu meistern.

Für den SpaceBot Cup wird der Nachfolger von LAURON IVc, LAURON V, zum Einsatz kommen welche vor allem einen zusätzlichen Freiheitsgrad in den Beinen bietet wodurch neue Bewegungen und das Überwinden größerer Steigungen ermöglicht werden. Neben der Inbetriebnahme der neuen Hardware steht in der Zeit bis zum Wettbewerb vor allem die Integration aller benötigten Fähigkeiten (wie Lokalisierung und Manipulation) auf der ToDo Liste.


LAURON IVc - Random Stepfield


LAURON IVc - Posture Control

Für den SpaceBot Cup wird der Nachfolger von LAURON IVc, LAURON V, zum Einsatz kommen welche vor allem einen zusätzlichen Freiheitsgrad in den Beinen bietet wodurch neue Bewegungen ermöglicht werden. Die Software von LAURON ist derzeit vor allem für das Laufen ausgelegt und muss für den Wettbewerb um mehr Autonomie erweitert werden. Durch andere Projekte verfügt das FZI über Erfahrungen in allen relevanten Bereichen wie etwa SLAM, Manipulation von Objekten oder aber Missionsplanung. All diese Bausteine werden in den kommenden Monaten auf dem Laufroboter Lauron V integriert werden um den Spacebot Cup zu meistern.


LAURON IVc - walk through FZI