Künstlicher Gleichgewichtssinn

Projektbeschreibung

Zur geeigneten Bahnplanung und Regelung eines zweibeinigen Roboters benötigt man einen Sensor, der ähnlich dem Gleichgewichtsorgan des Menschen die Lage und Orientierung im Raum erfassen kann. Die in der Trägheitsnavigation üblichen Sensorsysteme sind für diese Aufgabe aus gewichts- und kostengründen sowie aufgrund ihrer hohen Leistungsaufnahme ungeeignet. Mit der rasanten Entwicklung mikromechanischer Sensoren im Automotive-Bereich haben sich kostengünstige Alternativen ergeben, die jedoch wesentlich größere Messfehler aufweisen. Diese Fehler lassen sich auf ein für die Anwendung gerechtes Maß reduzieren, wenn die Messungen redundant ausgelegt und durch intelligente Auswertung fusioniert werden.

Der Aufbau des im Jahr 2002 am Institut für Regelungstechnik entwickelten Inertialsensors besteht im Wesentlichen aus drei Beschleunigungs- , drei Drehraten- und drei Magnetfeldsensoren. Zusätzlich findet ein MPC555 Mikrocontroller mit dem Echtzeitbetriebssystem RTOS-UH als System-on- the-Chip Verwendung. Inzwischen haben sich die Sensoren rasant weiterentwickelt. Das Problem der Sensordatenfusion zur Kompensation der Drift und anderer Messfehler bleibt jedoch aktuell. Die Filter zur Fusion der Sensordaten hängen stark vom Anwendungsfall ab: Bei zweibeinigen Robotern stehen zusätzlich zu den Inertialmessdaten, z.B. auch Odometrieinformationen (aus den Gelenkwinkelencodern) zur Verfügung.

• Detaillierte Informationen (Projektposter auf A4 verkleinert)

Literatur

Eine vollständige und durchsuchbare Liste der Veröffentlichungen mit Abstracts und BibTeX-Einträgen ist hier zu finden.

• Seebode, M., Strasser, R., Lilge, T., Gerth, W.: Datenfusion in einem künstlichen Gleichgewichtsorgan für autonome Roboter. 39. Regelungstechnisches Kolloquium - Kurzfassung der Beiträge, 23.02-25.02.2005, Boppard, S. 14-15.
• Strasser, R., Seebode, M.: Inertial Measureing Unit Based on Low-Cost Sensors. TNT - Tips & Trends, 2003, Nr. 3, S. 31-33, SASCO.
• Strasser, R., Seebode, M., Albert, A., Gerth, W.: Extrem kompaktes SoC-Konzept eines Gleichgewichtsorganes für einen Laufroboter. In: P. Holleczek, B. Vogel-Heuser (Hrsg.): Verteilte Echtzeitsysteme. PEARL 2003, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2003, S. 49-58.
• Strasser, R., Seebode, M., Gerth, W.: A very small low cost Inertial Measurement Unit (IMU) for robotic applications. Symposium GYRO Technology 2003, Stuttgart, 2003, S. 18.0-18.9.