3D-Kartenerstellung

Ein wichtiger Bestandteil in der Robotik ist das Erstellen von Umgebungskarten. Diese Umgebungskarten werden von Programmierern dazu verwendet die Navigation von mobilen Robotern zu verbessern.

Beim verwendeten 2D-Scanner handelt es sich um einen "UBG-04-LX-F01" der japanischen Firma Hokuyo. Er arbeitet mithilfe eines Infrarot-Lasers. Der Scanner hat eine maximale Reichweite von 5600 Millimetern und scannt in einem 240° Bereich mit 0,36° Grad Auflösung (genauer: 360 Grad / 1024 Schritte). Dies ergibt 800 Abstandswerte pro Scan. Die so ermittelten Werte werden per USB-Schnittstelle an einen PC zur weiteren Bearbeitung übermittelt.

Mit diesem Scanner wird Studierenden, welche im Robotik-Labor Projekte durchführen, die Erstellung von Umgebungsdaten ermöglicht. Neben der Erstellung ist die Visualisierung Bestandteil dieses Projektes.

Durch den Kauf eines 2D-Scanners entstand die Idee für die Projekte im Robotik-Labor ein Verfahren zu entwickeln, welches mittels eines 2D-Scanners eine 3D-Umgebungskarte erstellt. Im Rahmen einer Abschlussarbeit wurde diese Idee realisiert. Der 2D-Scanner wird mit einem zusätzlichen Motor um die eigene Achse gedreht und die somit ermittelten Abstandswerte werden erfasst und ausgewertet. Das Ergebnis dieser Auswertung ist die angesprochene Umgebungskarte.

Die Umgebungskarten, welche mit einer eigens entwickelten Software erstellt werden, können längerfristig in einem gut dokumentierten Format auf die Festplatte gespeichert werden. Somit sind die Karten leicht für andere Projekte im Robotik-Labor zugänglich.

Nach der Erstellung können die Karten in einer OpenGL-basierten Vorschau begutachtet und modifiziert werden. Damit sind zukünftige Studierende in der Lage die Roboter noch einfacher und effektiver zu programmieren.


Realisiert wurde das Projekt in der objektorientierten Programmiersprache C++ mit Unterstützung des Plattform-unabhängigen Application Frameworks Qt. Das Qt Framework hat für alle mit Qt entwickelten Open-Source-Anwendungen eine Open-Source-Lizenz, so dass die Lizenzierung der Verwendung kein Problem darstellt. Neben dem Qt Framework findet das MRPT (Mobile Robot Programming
Toolkit) Verwendung.
Die Software wurde mit dem Entwicklungswerkzeug Qt Creator (Teil des Qt Frameworks) unter einem Linux Betriebssystem programmiert.

Team & Text: Manuel Blanquett