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Mobile Roboter: eine Einführung aus Sicht der Informatik

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Bibliographic Details
Main Authors:	Hertzberg, Joachim (Author), Lingemann, Kai (Author), Nüchter, Andreas 1976- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin ; Heidelberg Springer Vieweg [2012]
Series:	eXamen.press
Subjects:	Mobiler Roboter Automatische Kartierung Bahnplanung Sensortechnik Messwertverarbeitung Umweltmodell > Informatik Lokalisierung > Robotik Navigation
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	X, 389 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm
ISBN:	9783642017254 9783642017261

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adam_text	IMAGE 1 INHALTSVERZEICHNIS 1 ZUM EINSTIEG: WORUM GEHT ES? 1 1.1 WAS IST EIN ROBOTER? 1 1.2 BEISPIELE FUER MOBILE ROBOTER 4 1.2.1 STAUBSAUGER ROBOTER 7 1.2.2 MARSERKUNDUNG: SPIRIT UND OPPORTUNITY 8 1.2.3 WUESTENRALLYE: STANLEY 9 1.2.4 ROBOTERFUSSBALL: TRIBOT 11 1 . 2 . 5 SIMULIERTE ROBOTER: ZUM BEISPIEL K U R T 1 3 1.3 UEBERSICHT 15 2 SENSORIK 23 2.1 ALLGEMEINES 23 2.2 BEWEGUNGSMESSUNG 28 2.2.1 DREHWINKELMESSUNG 28 2.2.2 BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN 31 2.3 AUSRICHTUNGSMESSUNG 32 2.3.1 KOMPASSE 33 2.3.2 INKLINOMETER 33 2.4 GLOBALE POSITIONSBESTIMMUNGSSYSTEME 33 2.4.1 G P S 34 2.4.2 DIFFERENTIELLES G P S 35 2.4.3 GLONASS, GALILEO UND COMPASS 36 2.5 ENTFERNUNGSMESSUNG 36 2.5.1 MESSPRINZIPIEN 37 2.5.2 ULTRASCHALL-ENTFERNUNGSMESSER 39 2.5.3 INFRAROTSENSOREN 40 2.5.4 LASERSCANNER 42 2.5.5 RADAR 49 2.6 KAMERAS UND KAMERAMODELLE 51 2.6.1 OMNIDIREKTIONALE KAMERAS 55 2.6.2 STEREOKAMERAS 57 HTTP://D-NB.INFO/99478368X IMAGE 2 VIII I N H A L T S V E R Z E I C H N I S 2.6.3 3D-KAMERAS 60 3 SENSORDATENVERARBEITUNG 67 3.1 ENTFERNUNGSDATEN 67 3.1.1 MESSFEHLER FILTERN 67 3.1.2 LINIENERKENNUNG 69 3.2 BILDMERKMALE 74 3.2.1 FALTUNGEN VON BILDERN 76 3.2.2 KANTENERKENNUNG 76 3.2.3 ECKENERKENNUNG UND DER HARRIS CORNER DETEKTOR 80 3.2.4 SLFT -MERKMALE 81 3.2.5 SLIRF-MERKMALE 85 3.2.6 HAAR-MERKMALE 89 3.3 STEREOBILDVERARBEITUNG 91 3.4 OPTISCHER FLUSS UND STRUKTUR AUS BEWEGUNG 95 3.4.1 OPTISCHER FLUSS 95 3.4.2 STRUKTUR AUS BEWEGUNG 98 4 FORTBEWEGUNG 103 4.1 EINLEITUNG 103 4.1.1 RADFAHRZEUGE 105 4.1.2 LAUFMASCHINEN 109 4.2 BEWEGUNGSSCHAETZUNG 110 4.2.1 DIFFERENTIALANTRIEB 111 4.2.2 EINACHSIGE LENKUNG 114 4.2.3 OMNIDIREKTIONALER ANTRIEB 118 4.3 BAYES- UND KAIMAN-FILTER 123 4.3.1 GRUNDLAGEN 124 4.3.2 BAYES-FILTER 128 4.3.3 KAIMAN-FILTER 133 4.4 FUSION VON ODOMETRIEDATEN 144 4.4.1 GYRODOMETRIE 144 4.4.2 WINKELHISTOGRAMME 147 5 LOKALISIERUNG I N KARTEN 155 5.1 KARTEN 155 5.1.1 KARTEN ZUR LOKALISIERUNG 160 5.1.2 KARTEN ZUR LOKALISIERUNG & PFADPLANUNG: RASTERKARTEN . 164 5.1.3 KARTEN ZUR PFADPLANUNG 166 5.2 TRIANGULATION 170 5.2.1 DER RUECKWAERTSSCHNITT 170 5.2.2 DER VORWAERTSSCHNITT UEBER DREIECKSWINKEL 172 5.2.3 TRIANGULATION MIT ENTFERNUNGSWERTEN: DER BOGENSCHNITT 176 5.3 LOKALISIERUNGS-ALGORITHMEN 176 5.3.1 2D-SCANMATCHING 177 IMAGE 3 INHALTSVERZEICHNIS I X 5.3.2 LOKALISIERUNG AN LINIEN 189 5.3.3 MERKMALSBASIERTE LOKALISIERUNG 191 5.3.4 KAIMAN-LOKALISIERUNG 193 5.3.5 MARKOW-LOKALISIERUNG 201 5.3.6 MONTE-CARLO-LOKALISIERUNG 204 6 KARTIERUNG 221 6.1 UEBERBLICK 221 6.2 KARTIERUNG BEI BEKANNTEN POSEN 226 6.3 INKREMENTELLES SLAM 229 6 . 3 . 1 E K F - S L A M 2 2 9 6.3.2 FASTSLAM 232 6.4 VOLLSTAENDIGES SLAM 239 6.4.1 GRAPHSLAM 239 6.4.2 SCANMATCHING-BASIERTES GRAPHSLAM 241 6.4.3 6D-SLAM 249 7 NAVIGATION 261 7.1 HINTERGRUND 261 7.2 NAVIGATION AUF BASIS VON REFLEXEN: BRAITENBERG-VEHIKEL 264 7.3 REAKTIVE NAVIGATION 266 7.3.1 FREIRAUMNAVIGATION MIT SPURFAHRT 266 7.3.2 KONTURVERFOLGUNG 268 7.3.3 BUG-ALGORITHMEN 268 7.4 PFADPLANUNG 272 7.4.1 SICHTBARKEITSGRAPHEN 275 7.4.2 PROBABILISTISCHE STRASSENKARTEN 276 7.4.3 VORONOI-DIAGRAMME ALS STRASSENKARTEN 278 7.4.4 PFADPLANUNG IN RASTER- UND ZELLKARTEN 280 7.4.5 POTENZIALFELDER 281 7.4.6 PFADPLAENE AUSFUEHREN 284 7.5 EXPLORATIONSPLANUNG 285 7.5.1 THEORIE ZUR POLYGONEXPLORATION 286 7.5.2 POLYGONEXPLORATION 288 7.5.3 PLANEN IN RASTERKARTEN 290 7.6 PLANBASIERTE ROBOTERSTEUERUNG 290 7.6.1 PLANUNGSDOMAENEN UND -ALGORITHMEN 293 7.6.2 WARUM FAELLT ROBOTERN DAS PLANEN SCHWER? 295 8 UMGEBUNGSDATENINTERPRETATION 301 8.1 OBJEKTVERANKERUNG 302 8.2 SEMANTISCHE KARTEN 306 8.2.1 WISSENSREPRAESENTATION UND INFERENZ 307 8.2.2 WAS IST EINE SEMANTISCHE KARTE? 310 8.2.3 KARTIERUNG FUER SEMANTISCHE KARTEN 312 IMAGE 4 X I N H A L T S V E R Z E I C H N I S 9 ROBOTERKONTROLLARCHITEKTUREN 317 9.1 ARCHITEKTURSCHEMATA 320 9.2 ROS 326 9.2.1 DESIGN-PRINZIPIEN 326 9.2.2 NOMENKLATUR 329 9.2.3 ANWENDUNGEN 329 10 AUSBLICK 335 A MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN 343 A.L ROTATION 343 A . L . L ROTATIONSDARSTELLUNG 343 A.1.2 ROTATIONSMATRIZEN 344 A.1.3 HOMOGENE KOORDINATEN 346 A.2 GRUNDBEGRIFFE DER WAHRSCHEINLICHKEITSTHEORIE 347 A.3 LOESEN LINEARER GLEICHUNGSSYSTEME 352 A.4 HAUPTKOMPONENTENANALYSE 353 B ALGORITHMISCHE GRUNDLAGEN 359 B.L SUCHVERFAHREN 359 B . L . L TIEFEN- UND BREITENSUCHE 359 B.L.2 DER A*-ALGORITHMUS 360 B.2 BAEUME ZUR RAUMREPRAESENTATION 362 B.2.1 /CD-BAEUME 362 B.2.2 QUADTREES 366 B.2.3 OCTREES 366 C REGELUNGSTECHNISCHE GRUNDLAGEN 369
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