Autonomous Robotics

Our research in autonomous robotics is organized around the problems posed by robotic assistants, that is, partially autonomous robot systems that interact with human operators with whom they share a natural environment. Robotic assistants need an array of sensor systems and powerful perceptual algorithms so that they may acquire enough information about the scene to interpret user commands and autonomously perform actions such as orienting toward objects, retrieving them, possibly manipulating them and handing them over to the human operator. Based on analogies with how nervous systems generate motor behavior and simple forms of cognition, we use attractor dynamics and their instabilities at three levels to generate movement trajectories, to generate goal-directed sequences of behaviors, and to derive task-relevant perceptual representations that support goal-directed behavior.

Student Projects WS 2011/12

Die Arbeitsgruppe Autonome Robotik des Instituts für Neuroinformatik schreibt für das Wintersemester 2011/12 folgende Projektgruppen für Studenten der Angewandten Informatik aus. Die Projekte sind eng mit der wissenschaftlichen Arbeit der Gruppe verknüpft. Die Vorbesprechung findet am Montag, 10. Oktober 2011 um 14.15 Uhr im Seminarraum NB 3/72 statt. Interessenten werden gebeten, sich vorab per E-Mail zu melden (hendrik.reimann@ini.rub.de).

CEDAR - Erstellung von Open Source Modulen für autonome Roboter

Die Arbeitsgruppe „Autonome Robotik“ entwickelt zur Zeit das Open Source Framework „cedar“ für die autonome Steuerung und Verhaltenserzeugung von Robotern mittels dynamischen Systemen. Im Rahmen des Studienprojektes sollen hier für verschiedene Strukturen und Module geplant und entwickelt werden.

Open Source Software Deployment

Für das Software-Deployment und alltägliche Verwaltungs- und Planungsaufgaben soll eine Infrastruktur entwickelt und umgesetzt werden. Es soll unter anderem ein Workflow für ein Versionskontrollsystem (Mercurial) erstellt werden, nach dem sich alle Benutzer bei der Entwicklung richten. Für langfristige Planung sollen Konzepte wie Versionsnummern und Milestones eingeführt werden. Außerdem sollen fertige Software-Bundles von „cedar“ für verschiedene Plattformen (unterschiedliche Linux-Distributionen, MacOS, Windows) erstellt werden können, die Abhängigkeiten zu Software von Drittanbietern (z.B. Qt) enthalten. Dieses Projekt richtet sich an Bachelor-Studenten.

Entwicklung einer Python-Schnittstelle für cedar

Ziel des hier vorgestellten Projekts ist, die Funktionalität von cedar auch für die Programmiersprache Python zugänglich zu machen. Dazu soll mit Hilfe von Python-Bindings eine robuste Schnittstelle erstellt werden, welche die in cedar enthaltenen Funktionen möglichst genau widerspiegelt. Im Zuge dieser Entwicklung sollen auch einige beispielhafte Anwendungen der Schnittstelle entwickelt werden. Dieses Projekt richtet sich an Bachelor- und Master-Studenten.

Entwicklung einer generischen Roboterklasse

Die Arbeitsgruppe „Autonome Robotik“ steuert eine Vielzahl von robotischer Hardware, von Sensorik zu Motorik, an. Hierzu werden bereits Module in cedar bereitgestellt, welche die heterogene Vielzahl von Roboterkomponenten abdecken. Im Zuge der Projektgruppe soll eine Kapselung dieser Module zu vollständigen Roboterplattformen entworfen und umgesetzt werden, so dass Nutzer einen einfachen Zugriff auf alle Hardwaremodule einer spezifischen Roboterplattform haben. Die Ansteuerung der Robotermodule soll gleichzeitig in ein vorhandenes Prozess-Framework integriert werden.
Als Testfall soll die Kette von der visuellen Erkennung eines Objekts aus einem Kameramodul bis hin zu einer motorischen Bewegung von Kopf- oder Armmodulen zu diesem Objekt hin implementiert werden. Diese Projekt richtet sich an Master-Studenten.

The Robots

Arnold

Cora

Kephera-Koala

There is ample existing infrastructure with two complete robot systems currently operational:

One is ARNOLD, a mobile anthropomorphic Servicerobot equiped wiht a stereo camera head, a seven degree of freedom arm and a mobile platform.
The second is CORA, a non mobile anthropomorphic Robot Assistant equiped with a stereo camera head, a seven degree of freedom arm mounted on a one degree of freedom trunk. In addition CoRA has haptic and force/torque sensoric for direct physical interaction and an additional camera system to detect humans gaze direction.
A batch of small Khephera for student projects has just been acquired.