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DroidBazaar

Steuerung und Navigation

Wie mobile Roboter navigieren: Karten, SLAM und Bahnplanung

Liefer-, Reinigungs- und Lagerroboter finden selbstständig ihren Weg. Erfahren Sie, wie sie mit SLAM Karten erstellen, sich lokalisieren, Routen um Menschen herum planen und warum die Umgebung eine Rolle spielt.

Ein Roboter, der sich durch ein Restaurant, ein Krankenhaus oder ein Lager bewegt, muss ständig drei Fragen beantworten: Wo bin ich, wohin muss ich, und wie komme ich sicher dorthin?

Schema mit vier Kästen in einer Reihe, Sensoren, Lokalisierung und SLAM, Bahnplanung und Bewegungssteuerung, mit einem Rückführungspfeil.
Der Navigationskreislauf eines mobilen Roboters: Sensoren, Lokalisierung und Kartierung, Bahnplanung und Bewegungssteuerung. (DroidBazaar, CC BY 4.0 (öffnet in neuem Tab))

FTS oder AMR?

Klassische fahrerlose Transportfahrzeuge (FTS, englisch AGV) folgen festen Wegen wie Magnetband, Leitdrähten oder Markierungen auf dem Boden. Autonome mobile Roboter (AMR) navigieren frei anhand einer Karte und ihrer eigenen Sensoren; so können sie Hindernisse umfahren und per Software neu geroutet werden. Die meisten modernen Serviceroboter sind AMR.

Eine Karte erstellen: SLAM

SLAM steht für Simultaneous Localization and Mapping, also gleichzeitige Lokalisierung und Kartierung. Bei der Einrichtung wird der Roboter einmal durch die Umgebung gefahren; er kombiniert LiDAR- oder Kameradaten mit der Radodometrie, um eine Karte zu erstellen und dabei seine eigene Position darauf zu verfolgen. Anschließend markieren Bediener Räume, Tische, Ladestationen und Sperrzonen auf der Karte.

Links: ein Grundriss, der gerade gezeichnet wird, mit dem gestrichelten Weg des Roboters und roten LiDAR-Strahlen. Rechts: Kästen für LiDAR oder Kamera und Radodometrie, die in einen Scan-Matching-Schritt münden, der die Karte aktualisiert und die Position korrigiert.
SLAM als Kreislauf: Jeder neue Scan wird mit der bisherigen Karte abgeglichen, was die Karte erweitert und zugleich die geschätzte Position des Roboters korrigiert. (DroidBazaar, CC BY 4.0 (öffnet in neuem Tab))

Lokalisierung

Im täglichen Betrieb gleicht der Roboter das, was seine Sensoren sehen, mit der gespeicherten Karte ab, um seine Position auf wenige Zentimeter genau zu kennen. Lange Flure ohne markante Merkmale, Glaswände oder starke Veränderungen der Möblierung erschweren das; deshalb werden in manchen Installationen zusätzliche Marker an Decke oder Boden angebracht.

Bahnplanung und Hindernisvermeidung

Ein globaler Planer findet eine Route auf der Karte; ein lokaler Planer passt sie Sekunde für Sekunde an Menschen, Wagen und Stühle an. Serviceroboter werden langsamer oder halten an, wenn jemand vor sie tritt.

Was das für den Kauf bedeutet

  • Prüfen Sie, welche Sensoren der Roboter nutzt (LiDAR, Tiefenkameras oder beides) und ob er mit Ihren Böden, Rampen, Aufzügen und Türen zurechtkommt.
  • Fragen Sie, ob Sie Karten und Routen selbst bearbeiten können oder nur der Händler.
  • Viele AMR bieten eine API oder eine ROS-Schnittstelle für die Integration.

Vergleichen Sie AMR, Lieferroboter und Reinigungsroboter und finden Sie Händler und Service vor Ort.

Weiterführende Literatur

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