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Prof. Dr.-Ing. Christoph Scheytt
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Experimentierplattform für Miniroboter-Experimente
Telewerkbank

Labor der Telewerkbank

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

Schematische Repräsentation der Telewerkbank

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.

 

Snapshot vom Analysewerkzeug

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.

 

Kontakt

 M. Sc. Andry Tanoto

Telefon: +49 (0) 5251 | 60-6335

Veröffentlichung

  1. Tanoto, A., Witkowski, U. & Rückert, U., Teleworkbench: A Teleoperated Platform for Multi-Robot Experiments, Murase, K., Sekiyama, K., Kubota, N., Naniwa, T. & Sitte, J. (ed.), Proceedings of the 3rd International Symposium on Autonomous Minirobots for Research and Edutainment (AMiRE 2005), Springer, 2005, pp. 49-54
  2. Tanoto, A., Du, J.L., Witkowski, U. & Rückert, U., Teleworkbench: An Analysis Tool for Multi-Robotic Experiments, Proceedings of IFIP BICC 2006, 2006
  3. Tanoto, A., Du, J.L., Kaulmann, T. & Witkowski, U., MPEG-4-Based Interactive Visualization as an Analysis Tool for Experiments in Robotics, Arabnia, H. R. (ed.), In Proceeding of The 2006 International Conference on Modeling, Simulation and Visualization Methods (MSV'06), Las Vegas, USA, CSREA Press, 2006, pp. 186-192
  4. Tanoto, A., Witkowski, U. & Rückert, U., Teleworkbench: A Remotely-Accessible Robotic Laboratory for Education, Proceeding of the Spring 2007 AAAI Symposium on Robots in AI and CS Education - Robots and Robot Venues: Resources for AI Education, 2007
  5. Monier, E., Witkowski, U. & Tanoto, A., Soccer Teleworkbench for Development and Analysis of Robot Soccer, Proceedings of FIRA Congress 2007, 2007
  6. Du, J.L., Tanoto, A., Monier, E., Witkowski, U. & Rückert, U., Multi-Robotics Experiments using Mini-Robots Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Computing and Information Systems (ICICIS 2007), 2007, pp. 60-67
  7. Amin, S., Tanoto, A., Witkowski, U., Rückert, U. & Abdel-Wahaab, M.S., Environment Exploration Using Mini-Robot Khepera, Proceedings of the 4th International Symposium on Autonomous Mini Robots for Research and Education (AMiRE 2007), 2007, pp. 19-26
  8. Amin, S., Tanoto, A., Witkowski, U., Rückert, U. & Abdel-Wahab, M.S., Effect of Global Position Information in Unknown World Exploration - A Case Study using the Teleworkbench, IEEE Proceedings of the 5th International Conference on Computational Intelligence, Robotics and Autonomous System (CIRAS 2008), June 19 - 21, Linz, Austria, 2008
  9. Amin, S., Tanoto, A., Witkowski, U., Rückert, U. & Abdel-Wahab, M.S., Modified Local Navigation Strategy for Un-known Environment Exploration, Proceedings of 5th IEEE International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics 2008, Funchal, Madeira, Portugal, 2008
  10. Tanoto, A., Rückert, U. & Witkowski, U., Teleworkbench: A Teleoperated Platform for Experiments in Multi-Robotics, Tzafestas, S. G. (ed.), Web-Based Control and Robotics Education, Chapter 12, Springer Verlag, 2009, Vol. 38, pp. 287-316
  11. Werner, F., Rückert, U., Tanoto, A. & Welzel, J.,  Teleworkbench: The Tele-operated Platform for Robotic Experiments, EURON/EUROP Annual Meeting, San Sebastian, Spain, (2010)
  12. Werner, F., Rückert, U., Tanoto, A. & Welzel, J., The Teleworkbench – A Platform for Performing and Comparing Experiments in Robot Navigation, Proceedings of the Workshop on The Role of Experiments in Robotics Research at ICRA 2010 (Anchorage, Alaska, USA, May 3, 2010), 2010


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