Forscher von Carnegie Mellon entwickeln Flugroboter, die Räume für die Erkundung mehrerer Räume strategisch priorisieren

Robotik und Automatisierung INSIDER

Forscher des Robotics Institute haben eine neue Methode zur autonomen Luftroboter-Erkundung und Multiroboter-Koordination in verlassenen Gebäuden entwickelt. (Quelle:Carnegie Mellon University)

Schätzungsweise 100 Erdbeben weltweit verursachen jedes Jahr Schäden. Zu diesen Schäden zählen eingestürzte Gebäude, heruntergefallene Stromleitungen und mehr. Für Ersthelfer kann es kritisch und riskant sein, den Unfallort zu beurteilen und Rettungsmaßnahmen zu fokussieren.

Forscher am Robotics Institute (RI) der Carnegie Mellon University an der Fakultät für Informatik haben eine neue Methode für die autonome Flugroboter-Erkundung und Multiroboter-Koordination in verlassenen Gebäuden entwickelt, die Ersthelfern dabei helfen könnte, Informationen zu sammeln und nach einer Katastrophe fundiertere Entscheidungen zu treffen.

„Eine Schlüsselidee dieser Forschung war die Vermeidung von Redundanz bei der Erkundung“, sagte Doktorand Seungchan Kim. „Da es sich um eine Erforschung mit mehreren Robotern handelt, sind Koordination und Kommunikation zwischen Robotern von entscheidender Bedeutung.“ Wir haben dieses System so konzipiert, dass jeder Roboter verschiedene Räume erkundet und so die Räume maximiert, die eine bestimmte Anzahl von Drohnen erkunden kann.“

Der Schwerpunkt der Drohnen liegt auf der schnellen Erkennung von Türen, da sich bedeutungsvolle Ziele wie Menschen eher in Räumen als in Fluren aufhalten. Um diese gezielten Zugänge zu finden, verarbeiten die Roboter mithilfe eines integrierten LiDAR-Sensors die geometrischen Eigenschaften ihrer Umgebung. Die Flugroboter schweben sanft etwa zwei Meter über dem Boden und wandeln die 3D-LiDAR-Punktwolkendaten in eine 2D-Transformationskarte um. Diese Karte stellt den Grundriss des Raums als Bild dar, das aus Zellen oder Pixeln besteht, die die Roboter dann auf strukturelle Hinweise analysieren, die Türen und Räume kennzeichnen. Wände erscheinen in der Nähe der Drohne als besetzte Pixel, während eine offene Tür oder ein offener Durchgang als leere Pixel dargestellt werden. Die Forscher modellierten die Türen als Sattelpunkte, die es dem Roboter ermöglichten, Durchgänge zu erkennen und diese schnell zu passieren. Wenn ein Roboter einen Raum betritt, erscheint er als Kreis.

Kim erklärte, dass sich die Forscher aus zwei Hauptgründen für einen LiDAR-Sensor anstelle einer Kamera entschieden hätten. Erstens verbraucht der Sensor weniger Rechenleistung als eine Kamera. Zweitens können die Bedingungen in einem eingestürzten Gebäude oder am Ort einer Naturkatastrophe staubig oder rauchig sein, was die Sicht einer herkömmlichen Kamera beeinträchtigen würde.

Keine zentrale Basis steuert die Roboter. Vielmehr trifft jeder Roboter Entscheidungen und bestimmt optimale Flugbahnen auf der Grundlage seines Verständnisses der Umgebung und der Kommunikation mit den anderen Robotern. Die Flugroboter teilen untereinander die Liste der erkundeten Türen und Räume und nutzen diese Informationen, um bereits besuchte Bereiche zu meiden.

Quelle