SFB 588 - "Lernende und kooperierende multimodale Roboter"

Dieser Sonderforschungsbereich ist im Juli 2001 in Karlsruhe gestartet. Im Rahmen dieses SFB ist das Institut für Betriebs- und Dialogsystem mit dem Teilprojekt M1 "Simulation der Mensch-Maschine-Kooperation inklusive Mechanik, Dynamik und Sensorik mit den Techniken der Virtuellen Realität" vertreten.
 

Virtuelle Ansicht der Testumgebung

Ziel dieses Projektes ist es ein offenes VR-System zu entwickeln, das die realitätsnahe Simulation der Kinematik und Dynamik humanoider Roboter mit ihrer akustischen, visuellen und taktilen Multisensorik zulässt und dabei auch die Programmlogik für strategisches Umweltverhalten und die natürliche Kommandierung über multimodale Benutzerschnittstellen einbezieht. Dies erlaubt die Konstruktion humanoider Assistenz-Roboter und ihrer Arbeitsumgebungen zu einem Bruchteil der zeitlichen und finanziellen Kosten realer Roboter.

Arbeitsumgebung
 

Die Arbeitsumgebung Eine dreidimensionale Projektionswand mithilfe der der Benutzer mit dem simulierten Roboter interagieren kann.

Es ist eine Projektionswand installiert, um die Interaktion des Benutzers mit dem Humanoiden Roboter zu simulieren. Ein dreidimensionaler Eindruck wird mittels durch Polarisation getrennter Stereoprojektion erzeugt. Hierbei soll sich der Benutzer so natürlich wie möglich bewegen. D.h. es wird auf schwere VR-Helme, oder mit Markern versehene Anzüge verzichtet. So wird auch mithilfe dieser Installation an alternativen Ein- und Ausgabetechniken im Bereich der vituellen Realität geforscht. Derzeit stehen 8 Kameras und ein magnetisches Tracking-System zur Verfügung, mithilfe derer der Benutzer in die virtuelle Arbeitsumgebung integriert.

Die vielfältigen Aufgaben der Simulation, wie z.B. physikalische Dynamik Kollisionserkennung Tracking des Benutzers Rendering der Ansicht sind auf einen kleinen Rechnerpark verteilt.

Stereoprojektion mit Polarisationsfiltern

Angepeiltes Konzept der Aufgabenverteilung der Simulation

Software
 

Das entwickelte Simulationsframework Visum

Kernstück der Simulationssoftware ist das am Institut entwickelte Framework Visum, in dem derzeit verschiedene Ansätze zur Simulation von Dynamik, Kräfte, Reibung und Kollision in Echtzeit und/oder skalierbarer Genauigkeit erforscht werden. Des weiteren sollen ebenso die Sensorik eines echten Roboters simuliert werden können, wie z.B. Visuelle oder Infrarotsensoren (inklusive Linsenverzerung und Rauschen), Entfernungsmesser, Kraft- und Momentsensoren.

Experimente der Kollisions- und Dynamiksimulation anhand von Pendeln

So soll eine Testumgebung für die Steuersoftware des Roboters bereitstehen, ohne das ein Prototyp entwickelt werden muss. Wir sprechen hierbei von "Software in the loop".