Flexible and Robust Walking in Uneven Terrain
Final Report Abstract
Obwohl Unternehmen zunehmend Interesse an zweibeinigen Laufmaschinen zeigen, kann Forschung an humanoiden Roboter noch der Grundlagenforschung zugeordnet werden. Heutige humanoide Roboter sind weit davon entfernt, autonom komplexe Szenarien zu bewältigen. Nur wenn sie sich zuverlässig und selbständig in alltäglichen Umgebungen bewegen können, kann ihr hohes Potential an Einsatzmöglichkeiten auch wirklich ausgenutzt werden. Ziel dieses Projekts ist es neue Methoden für das zweibeinige Laufen zu entwickeln, um dem bisher auf Laborbedingungen beschränkten humanoiden Roboter einen höheren Grad an Autonomie auch in komplexen Szenarien zu geben. Wir erwarten, dass komplexe Szenarien folgende Anforderungen an Robotiksysteme stellen: • Bewegungen müssen in komplexen Umgebungen zuverlässig und autonom generiert werden. • Roboter müssen schnell auf dynamische Umgebungen oder veränderte Nutzereingaben reagieren können. • Roboter müssen zuverlässig und robust auf Störungen reagieren können. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, haben wir ein eigenes Sichtsystem entwickelt, welches unbekannte Umgebungen modelliert und schnell genug ist auch in dynamischen Umgebungen eingesetzt zu werden. Wir haben Methoden zur Bewegungsplanung entwickelt, welche autonome Navigation in unbekannten und dynamischen Umgebungen ermöglicht und gleichzeitig die Vorteile zweibeiniger Roboter gegenüber Radfahrzeugen ausnutzt. Im Einsatz in echten Szenarien werden immer unbekannte Störungen oder Modellierungsfehler auftreten. Daher haben wir die Laufregelung um prädiktive Strategien zur Stabilisierung erweitert. Der Schwerpunkt dieser letzten Förderungsperiode lag allerdings auf der Integration und Kombination der Methoden. Experimente mit dem echten System haben gezeigt, dass Nachteile von entwickelter Methodik erst im Experiment in Interaktion mit den weiteren Methoden deutlich werden. Daher haben wir das Sichtsystems, die Bewegungsplanung und die Stabilisierung nicht nur in eine Gesamtregelung integriert, sondern auch neue Methoden entwickelt um diese zu kombinieren. Um die Ergebnisse möglichst vielen Wissenschaftlern in Deutschland zu Verfügung zu stellen, haben wir in Rücksprache mit der DFG einen öffentlichen Workshop organisiert in dem wir die Methoden präsentiert und die Bewältigung des Benchmark-Szenario in Experimenten vorgeführt haben. Der Foliensatz des Workshops (goo.gl/GuReQu) sowie ein Video der Experimente (https://youtu.be/g6UACMHgt20) sind online frei zugänglich. Ergebnisse dieses Projekts sind in Kooperationen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, dem Istituto Italiano di Tecnologia, dem Honda Research Center Europe und Instituten der Technischen Universität München verwendet worden.
Publications
- 3D Modeling of Dynamic Environments for Real-Time Autonomous Biped Robotic Navigation. International Workshop: Robotics in the 21st century: Challenges and Promises, Volpriehausen (Germany), 2016
Wahrmann, Daniel; Hildebrandt, Arne-Christoph; Sygulla, Felix; Wittmann, Robert; Rixen, Daniel
- Autonomous Robotics: Application on Legged and Agricultural Robots. DGR-Days, Deutsche Gesellschaft für Robotik, 2016
Hildebrandt, Arne-Christoph; Wahrmann, Daniel; Wittmann, Robert; v. Deimling, Constantin; Rixen, Daniel
- Fast Object Approximation for Real-Time 3D Obstacle Avoidance with Biped Robots. IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), IEEE, 2016
Wahrmann, Daniel; Hildebrandt, Arne-Christoph; Wittmann, Robert; Sygulla, Felix; Rixen, Daniel; Buschmann, Thomas
(See online at https://doi.org/10.1109/AIM.2016.7576740) - Model-Based Predictive Bipedal Walking Stabilization. IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, 2016
Wittmann, Robert; Hildebrandt, Arne-Christoph; Wahrmann, Daniel; Sygulla, Felix; Rixen, Daniel; Buschmann, Thomas
(See online at https://doi.org/10.1109/HUMANOIDS.2016.7803353) - Real-Time Navigation for Bipedal Robots. International Workshop: Robotics in the 21st century: Challenges and Promises, Volpriehausen (Germany), 2016
Hildebrandt, Arne-Christoph; Wahrmann, Daniel; Sygulla, Felix; Wittmann, Robert; Rixen, Daniel; Buschmann, Thomas
- Real-Time Predictive Kinematic Evaluation and Optimization for Biped Robots. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2016
Hildebrandt, Arne-Christoph; Demmeler, Manuel; Wittmann, Robert; Wahrmann, Daniel; Sygulla, Felix; Rixen, Daniel; Buschmann, Thomas
(See online at https://doi.org/10.1109/IROS.2016.7759852)
