Roboter-Leistungsschau ELROB: "Schwieriger als die Grand Challenge"

Der letzte Tag beim European Land-Robot Trial 2007 stand im Zeichen der Straßen- und Wegbefahrung. Zwei Strecken standen zur Auswahl, die die Roboter in möglichst kurzer Zeit und autonom bewältigen sollten. Manchmal aber musste nachgeholfen werden.

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Von
  • Peter-Michael Ziegler

Sieger der Autonomous Reconnaissance trotz gelegentlicher Exkurse in die Böschung: Amor von der Universität Siegen.

"Das war ja sowas von klar", stöhnte ein Mitglied des Teams der Universität Kaiserslautern, als deren Roboter Ravon beim Start zum "Autonomous Reconnaissance Scenario" prompt erst mal in die falsche Richtung fuhr. Grund für die Ehrenrunde über den Startplatz, bei der der Roboter zusätzlich durch die dort herumlaufenden Menschen irritiert wurde, war offenbar die Unschärfe der GPS-Daten. Der Roboter vermutete den ersten anzusteuernden GPS-Zielpunkt hinter der Startlinie, statt davor.

Nachdem diese erste Etappe abgearbeitet war, ging es dann aber in der richtigen Richtung weiter, wenn auch langsam und im Zickzack-Kurs, bei dem der Roboter auch vor riskanten Ausflügen auf die schräge Grasböschung nicht zurückschreckte. Es war aber nicht diese Risikobereitschaft, die sich nachteilig auswirkte, sondern die Einsatzfreude der menschlichen Betreuer. Die hatten in der Nacht zuvor noch lange am System gefeilt – mit dem Effekt, dass die Akkus jetzt nicht mehr ausreichend geladen waren. Schon bald nach der ersten Kurve machte Ravon schlapp und musste aus dem Rennen genommen werden.

Der Roboter der Universität Hannover kehrt nach einer souveränen Fahrt über die urbane Strecke zum Ausgangspunkt zurück.

Zwei Strecken standen am letzten Tag der Roboterleistungsschau zur Wahl, die die Fahrzeuge autonom bewältigen und dabei wieder möglichst viele orangefarbene Schilder finden sollten. Der urbane Kurs führte ausschließlich über befestigte Straßen, der nicht-urbane auch über unbefestigte und teilweise sehr unebene Waldwege, bei denen herabhängende Zweige die Hindernisvermeidung vor besondere Herausforderungen stellten. Ein Begleitfahrzeug fuhr hinterher, um die Roboter zu beobachten und notfalls manuell eingreifen zu können.

ELROB ist von Teilnehmern in Anspielung auf die Grand Challenge der US-Militärforschungsbehörde DARPA ironisch auch als die "European Not-So-Grand Challenge" bezeichnet worden. Hinsichtlich der finanziellen Ausstattung des Wettbewerbs und der Zahl der teilnehmenden Teams mag das zutreffen. Die technische Herausforderung ist aber mindestens gleichwertig. "Ich habe die Grand Challenge im letzten Jahr sehr genau verfolgt", sagte Hans-Joachim Wünsche von der Universität der Bundeswehr in München. "Die diesjährige Waldstrecke bei ELROB ist erheblich schwieriger."

Das autonome Fahrzeug der Universität der Bundeswehr war bereits nach einer halben Stunde wieder zurück.

Wünsches Team knüpft an die Forschungen von Ernst-Dieter Dickmanns an, der als Pionier autonomer Fahrzeuge gilt. Ihm gelang zum Beispiel im Jahr 1995 eine Fahrt von München nach Dänemark im normalen Autobahnverkehr, bei der das Auto etwa 95 Prozent der Zeit selbstständig steuerte, Spurwechsel vornahm, überholte und Geschwindigkeiten bis zu 180 km/h erzielte. Allerdings ist die Autobahn eine sehr klar strukturierte Umgebung ohne scharfe Kurven, die die Orientierung erleichtert.

Bei der DARPA Grand Challenge mussten die Teilnehmer dagegen eine Wüstenstrecke bewältigen, auf der die Wege größtenteils nicht asphaltiert und dadurch schwerer zu erkennen waren. Immerhin aber gab es erhöhte Wegkanten, die den Fahrzeugen als Orientierungshilfe dienen konnten. Zudem hatten die Organisatoren die Wege zuvor mit einer Planierraupe geglättet. Nichts dergleichen gab es bei der ELROB. Die Waldwege waren unverändert, teilweise extrem holprig und hatten keine klare Begrenzung. Die dichte Vegetation sorgte für sehr schwierige Lichtverhältnisse.

Wirkt nicht wirklich zivil: Gecko von der Base 10 GmbH

Das Münchner Team setzt für die autonome Navigation eigentlich auf Bildverarbeitung, hatte aber Probleme mit den Farbkameras. Die Schwarzweißkameras hingegen konnten Blätter nicht klar genug vom Weg unterscheiden. Daher stützten sich die Münchner diesmal auf einen schnell rotierenden Laserscanner auf dem Dach des VW Touareg. Damit ließen sich nicht nur Hindernisse gut erkennen, sondern es konnte auch die Glätte des Untergrunds bestimmt werden. Das Fahrzeug suchte möglichst glatten Untergrund, Hindernisse wurden nur vermieden, wenn sie Kontakt mit dem Boden hatten.

Auf diese Weise ließ sich sowohl die urbane als auch die nicht-urbane Strecke relativ zügig bewältigen. Das Fahrzeug kehrte schon nach etwa 30 Minuten an den Ausgangspunkt zurück. Allerdings wurde die nicht-urbane Strecke nicht offiziell gewertet, da Mitglieder des Teams am Tag zuvor mit dem Auto auf der Wettbewerbsstrecke gesehen worden waren, was ausdrücklich verboten ist. Dennoch machte die Leistung der Münchner großen Eindruck und wurde mit dem zweiten Platz honoriert. Wünsche zeigte sich hoch zufrieden. "Für das Zusammenwachsen des Teams war die Teilnahme ungeheuer wichtig", sagte er. "In den wenigen Tagen ist so viel passiert wie sonst in drei Monaten."

Offiziell hat nur der Roboter Amor von der Universität Siegen beide Strecken, die urbane und die nicht-urbane, bewältigt. Wie bei den Münchnern ging das allerdings nicht ganz ohne manuelle Eingriffe. Insbesondere wenn sich die Roboter sehr gefährlichen Böschungen näherten, übernahm der menschliche Operator mehrfach die Kontrolle. Da die Siegener aber die meisten Schilder fanden, reichte das für den Sieg in dieser Kategorie.

Der Kontrollstand von Gecko

Von vornherein ganz auf autonome Navigation verzichtet hatte das Team der Firma Base 10, deren gepanzertes Fahrzeug "Gecko" bei der ausdrücklich zivil ausgerichteten Veranstaltung ein wenig wie ein Fremdkörper wirkte. Komplett ferngesteuert fuhr Gecko über die nicht-urbane Strecke. Mehrmals musste wegen Funkstörungen die Kontrolle an das Begleitfahrzeug übergeben werden. Eine durchgebrannte Platine, die die Stromversorgung lahmlegte, bereitete zusätzliche Probleme. Aufgrund der Menge der korrekt lokalisierten Schilder bekam das Team aber trotzdem eine hohe Punktwertung und den zweiten Platz – was die Frage nach den Wertungskriterien aufwirft, schließlich steht das Ergebnis im Widerspruch zu der von den Organisatoren wiederholt formulierten Forderung nach möglichst viel Autonomie.

Blick aus dem Münchner Fahrzeug während einer autonomen Fahrt. Der Monitor des Laptops zeigt die Daten des Laserscanners.

Sieger der Herzen ist nach übereinstimmender Meinung vieler Teilnehmer das Team von der Universität Hannover, dessen Roboter morgens gleich als erster an den Start ging und mit relativ hohem Tempo souverän die urbane Strecke bewältigte. Während der Fahrt waren relativ wenig manuelle Eingriffe nötig, zwei Schilder wurden vollständig autonom lokalisiert. Es war vor allem der sehr glatte, weitgehend störungsfreie Lauf dieses Roboters, der überzeugte. Da der Wettbewerb durch die Aufteilung urban/nicht-urban zweigeteilt war, teilen sich die Hannoveraner den zweiten Platz mit Base 10. Auch die vom Pech verfolgten Finnen konnten sich am Ende über einen Erfolg freuen. Zwar mussten sie ihren Roboter ferngesteuert über die urbane Strecke schicken, die Detektion der Schilder aber erfolgte autonom. Bei der Rückkehr zum Startpunkt wurde das Team mit Applaus begrüßt.

Unabhängig von der eigenen Platzierung haben sich alle Teilnehmer hoch zufrieden über die Veranstaltung geäußert. Roboterwettbewerbe wie dieser bieten Möglichkeiten zum intensiven Gedankenaustausch und zur Knüpfung von Kontakten wie sonst kaum eine konventionelle Konferenz. Die hohe Motivation der Teammitglieder war auch daran zu erkennen, dass viele von ihnen die Nächte durchgearbeitet haben, um die Roboter möglichst optimal zum Laufen zu bringen. Dass vieles trotzdem nicht klappte, sorgte allenfalls vorübergehend für Frustration. Denn die Fehler und Schwächen der Systeme, die hier auftraten, wären sonst womöglich selbst in wochenlangen Tests in den heimischen Laboren nicht gefunden worden. Insofern gab die Veranstaltung eine Fülle von Anregungen für die weiteren Entwicklungen.

Nach der militärischen ELROB, die im vergangenen Jahr erstmals veranstaltet worden war, hat sich auch die zivile Version grundsätzlich bewährt. An den Feinheiten des Regelsystems wie auch der Öffentlichkeitsarbeit muss aber noch gefeilt werden. (Hans-Arthur Marsiske) /

Zum ELROB (European Land-Robot Trial) 2007 siehe auch: