Visuelle Navigation für ein Autonomes System mit minimalen Hardwareanforderungen

Abstract

Ob für Drohnen, Serviceroboter, Robotik in der Logistik oder autonome Autos im Straßenverkehr, überall wo ein System sich in einer Umgebung orientieren oder einen Weg finden muss, ist eine zuverlässige Navigation erforderlich. Insbesondere an neuen Orten, wo noch keine Infrastruktur aufgebaut ist, wie zum Beispiel durch Navigationssatelliten, ist es erforderlich, dass ein mobiles System sich zurechtfindet. Die visuelle Navigation ist eine Lösung sich in einem Gebäude, in einem Lager oder im Freien zu orientieren. Sie kann den autonomen Fahrzeugen als Unterstützung dienen oder aber auch bei kleinen Plattformen vollständig die Navigation übernehmen. Durch den Ansatz der inkrementellen Positionsbestimmung, wo die aktuelle Position aufgrund einer alten Position bestimmt wird, ist es möglich die visuelle Navigation auf Mikrocontroller mit schwacher Leistung unterzubringen. Dagegen ist die Bestimmung der Position mit Hilfe von generierten Karten der Umgebung sehr rechenintensive. Dieses Dokument beschäftigt sich mit dem Aufbau, Entwicklung und Analyse eines autonomen Systems mit visueller Navigation und möglichst kleinem Hardwareaufwand. Dafür wird der Ansatz mit der inkrementellen Positionsbestimmung verwendet, um ressourcensparende und billige Mikrocontroller verwenden zu können.

Whether for drones, service robots, robotics in logistics or autonomous cars in traffic, wherever a system needs to orient itself in an environment or find a way, reliable navigation is required. In particular, in new places where no infrastructure is built, such as navigation satellites, it is necessary for a mobile system to find its way. Visual navigation is a solution for orienting yourself in a building, in a warehouse or outdoors. It can serve the autonomous vehicles as support or completely take over the navigation for small platforms. Through the incremental positioning approach, where the current position is determined by an old position, it is possible to accommodate visual navigation on low power microcontrollers. In contrast, determining the position using generated maps of the environment is very computationally intensive. This document deals with the construction, development and analysis of an autonomous system with visual navigation and the least amount of hardware. The incremental positioning approach is used to leverage resource-saving and cheap microcontrollers.