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Elrob: Wir bremsen auch für Grashalme

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Regen kann sehr lästig sein. Die Bedienung eines Laptops etwa wird sehr schwierig, wenn ständig Regentropfen auf das Touchpad fallen und für unkontrollierte Cursorbewegungen sorgen. Das war eine der Schwierigkeiten, mit denen die Teilnehmer der Roboterleistungsschau Elrob (European Land-robot Trial) am zweiten Wettbewerbstag am Mittwoch zurecht kommen mussten.

Elrob 2011 3 (4 Bilder)

Am Ziel

Ziel erreicht! Im Kampf mit den Regentropfen versucht ein Mitglied des FKIE-Teams, dem Roboter neue Größenwerte einzuprogrammieren. (Bild: Hans-Arthur Marsiske / heise online)

Auf dem Programm stand das Szenario "Mule". Dabei muss der Roboter einen Weg entlang geführt werden, den er danach möglichst oft selbstständig hin und her fahren soll. Dafür läuft ein Mensch mit einer stark reflektierenden Weste oder einem anderen Erkennungsmerkmal vor dem Fahrzeug her, das ihm automatisch folgt und währenddessen eine Karte der Strecke erstellt.

Als erstes der zwei teilnehmenden Teams startete das Fahrzeug "Hanna" der Universität Hannover, das – ähnlich wie schon am ersten Tag – bereits beim Lernen der Strecke auffallend oft zur Seite abdriftete. Als Grund dafür werden die vom Laserscanner wahrgenommenen Gräser und Zweige vermutet, die in den Weg ragten und als massive Hindernisse klassifiziert werden. Für den relativ großen Kawasaki Mule 3010 ist es dann schwierig, einen Weg um diese "Hindernisse" herum zu finden.

Unter den Jurymitgliedern und Zuschauern wurde ohne Ergebnis über das Problem diskutiert. Die Umgebung mit einer Kamera zu erfassen und sich an der Farbe zu orientieren, dürfte nicht ausreichen. Schließlich sind nicht alle Grashalme grün, einige sind auch gelblich bis hellbraun. Ein Mensch weiß trotzdem, dass er sie nicht weiter beachten muss. Wie ein Roboter dieses Wissen erwerben und weiter entwickeln könnte, ist derzeit noch eine offene Frage.

Aktuell bestehen die Lösungen darin, Parameter anzupassen; also etwa den Größenwert, ab dem Gegenstände überhaupt als Hindernisse wahrgenommen werden, nach oben zu setzen. Oder umgekehrt das interne Modell des Fahrzeugs zu verkleinern. So ging das Team des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie (FKIE) vor.

Während der Lernphase fuhr der Roboter noch mit seinen aktuellen Maßen. Dass er dabei mehrmals ins Stocken geriet, hatte aber wohl auch mit dem Regen zu tun, der mittlerweile eingesetzt hatte. Er sorgte offenbar für einen schlechteren Empfang der GPS-Signale. Nun hatte sowohl der Roboter als auch der vor ihm laufende Menschen einen GPS-Empfänger, außerdem maß der Roboter die Entfernung zur Führungsperson. Aus diesen teilweise widersprüchlichen Daten Koordinaten zur Markierung der Strecke zu errechnen brauchte etwas Zeit. Nach Erreichen des Zielpunktes wurden dann die Schwellenwerte für einen befahrbaren Korridor deutlich gesenkt – was wegen der Regentropfen, die aufs Touchpad fielen, nicht einfach war. Die autonome Rückfahrt wie auch die erneute Hinfahrt verliefen deutlich geschmeidiger.

Auch dem Hannoverschen Roboter gelang das autonome Pendeln, nachdem der Roboter die Strecke einmal gelernt hatte. Welches Team die höhere Punktwertung erreichte, wurde nicht gleich ermittelt. Es ist auch nicht wichtig: Das Team vom FKIE startet ohnehin außer Konkurrenz, da es zugleich den Wettbewerb selbst organisiert und einige Teammitglieder Schiedsrichterfunktionen wahrnehmen. Aus Zuschauersicht wirkten die Leistungen gleichwohl enttäuschend. In früheren Jahren hatte es bei der Elrob schon elegantere Fahrten gegeben, gerade auch von den Hannoveranern.

Allerdings ist dies auch die erste Elrob, bei der bislang alle Roboter tatsächlich komplett autonom gefahren sind. Das macht den Vergleich mit den Leistungen vorangegangener Wettbewerbe schwierig, bei denen in unterschiedlichem Maße auch immer wieder ferngesteuert wurde. Grundsätzlich ist das nicht verboten, aber auch nicht erwünscht. Die Elrob-Veranstalter gestalten die Wettbewerbsaufgaben daher immer so, dass sie mit Fernsteuerung allein praktisch nicht zu bewältigen sind.

Manchen Teilnehmern und Beobachtern geht die ausschließliche Ausrichtung zur Autonomie zu weit. Michael Gustmann von der Kerntechnische Hilfsdienst GmbH (KHG) etwa, der die Elrob regelmäßig besucht, wünschte sich, dass daneben auch erforscht wird, wie die Funkverbindung aufrecht erhalten werden kann. Für den Einsatz nach Unfällen in kerntechnischen Anlagen kämen autonome Roboter nicht in Frage, hier müsse immer ein Mensch die Kontrolle haben. Um das auch in Gebäuden mit dicken Betonwänden zu gewährleisten, könnten die Roboter an geeigneten Punkten Relais-Stationen abwerfen oder über einen fliegenden Roboter mit dem Operator kommunizieren. Doch all diese Lösungsansätze bringen neue Unsicherheiten mit sich, etwa Zeitverzögerungen bei der Übertragung der Funksignale, was wiederum die Telemanipulation erschwert.

Eigentlich eine Aufgabenstellung, die durchaus zur Elrob passen würde. Tatsächlich gab es bei früheren Wettbewerben bereits Teams, die mit abgeworfenen Relais-Stationen gearbeitet und die Kooperation zwischen Boden- und Luft-Robotern erprobt haben. In diesem Jahr wollte das Team von der Université de Toulouse ebenfalls die Boden-Luft-Kooperation vorführen, scheiterte aber an der nicht erteilten Fluggenehmigung für ihre Drohne.

An der Elrob nahmen aber auch immer wieder Teams teil, die die erschwerten Bedingungen für Fernsteuerung einfach mit stärkeren Sendern und höheren Antennen zu kontern versuchten. Gut möglich, dass solche wenig kreativen Lösungen im Gegenzug nun zu einem übertriebenen Druck in Richtung Autonomie geführt haben. Dann stößt ein solcher Wettbewerb auf ähnliche Probleme wie ein Roboter beim Umgang mit Grashalmen: Das richtige Maß ist nicht leicht zu finden. (Hans-Arthur Marsiske) / (anw)

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