-
Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen einer Umgebung, ein
Verfahren zum Erfassen einer Umgebung, ein Computerprogramm und ein
Computerprogrammprodukt.
-
Stand der Technik
-
Ein
Erfassen einer Umgebung ist hier typischerweise für eine
mobile Vorrichtung, die sich in der Umgebung bewegt, vorgesehen.
Die erfasste Umgebung kann u. a. kartographisch abgebildet werden,
so dass sich eine derartige Vorrichtung in der Umgebung selbsttätig
bewegen kann.
-
Ein
System und ein Verfahren zur simultanen visuellen Ortung und Abbildung
sind aus der Druckschrift
WO 2004/059900 A2 bekannt. Hierbei werden ein
visueller Sensor sowie ein Sensor zur Durchführung einer
Koppelnavigation (dead reckoning) benutzt, um eine simultane Ortung
und Abbildung durchzuführen. Eine derartige Technik kann
zur Navigation von Robotern benutzt werden. Weiterhin ist es möglich,
eine Landkarte autonom zu generieren und zu erweitern. Hierbei ist
in erster Linie vorgesehen, Merkmale für eine Landschaft,
die in einer entsprechenden Datenbank vorliegen, mit optisch bereitgestellten
Abbildungen dieser Landschaft zu vergleichen und zuzuordnen. Unter
Nutzung der Koppelnavigation werden mindestens zwei bereitgestellte
Bilder der Landschaft ausgewählt und deren Landschaftsmerkmale
identifiziert. Außerdem werden Ortskoordinaten dieser Landschaftsmerkmale
bestimmt. Nachfolgend werden die Ortskoordinaten derart mit dem
Landschaftsmerkmal verbunden, dass somit eine Navigation möglich
ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgebildet,
eine Umgebung für eine bewegliche Vorrichtung zu erfassen.
Dabei weist diese Anordnung mindestens einen Sensor zum visuellen
Erfassen der Umgebung sowie jeweils mindestens einen Sensor zum
Erfassen der Bewegungsrichtung und der Orientierung der Vorrichtung
auf. Weiterhin ist die Anordnung dazu ausgebildet, Informationen,
die von den Sensoren bereitgestellt werden, zu verarbeiten.
-
Diese
Anordnung bzw. eine entsprechende Einrichtung ist bspw. für
eine autonome und/oder automatische Vorrichtung geeignet, die sich
selbsttätig und somit unabhängig in der Umgebung
oder in einer Landschaft bewegt. Derartige bewegliche oder mobile
Vorrichtungen können als Roboter ausgebildet sein. Allerdings
kann als die bewegliche Vorrichtung bspw. auch ein Teil eines Roboters,
bspw. ein Roboterarm, vorgesehen sein.
-
In
Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Anordnung mit der beweglichen
Vorrichtung verbunden ist. Dabei kann zwischen der Anordnung und
der Vorrichtung ein Austausch von Informationen sowie Daten erfolgen.
Weiterhin ist insbesondere vorgesehen, dass die Anordnung dieselben
Bewegungen wie die Vorrichtung durchführt. Demnach kann
die Anordnung mit der Vorrichtung derart zusammenwirken, dass die
Anordnung oder zumindest einzelne Komponenten der Anordnung, insbesondere
die Sensoren, in, an oder auf der Vorrichtung angeordnet sind.
-
Da
die Anordnung die Umgebung der beweglichen Vorrichtung erfasst,
wird von der Anordnung für die bewegliche Vorrichtung eine
Ortsbestimmung und/oder eine Abbildung bzw. Kartierung der Umgebung,
in der sich die Vorrichtung bewegt, durchgeführt. Somit
ergibt sich u. a., dass mittels der Anordnung für die mobile
Vorrichtung eine Karte der Umgebung bereitgestellt wird. Daten zu
einer derartigen Karte können mit einem geeigneten Speicher, der
der Anordnung und/oder der Vorrichtung zugeordnet sein kann, gespeichert
werden. Mit den gespeicherten Daten zu der erfassten Umgebung ist
es u. a. möglich, Bewegungen oder Bewegungsabläufe der
Vorrichtung innerhalb der Umgebung zu kontrollieren und somit zu
regeln und/oder zu steuern. Mittels der Daten zu der erfassten Umgebung
ist eine Orientierung und/oder Navigation der Vorrichtung in der
Umgebung möglich. Bei einer Erfassung der Umgebung werden
in der Regel sämtliche räumliche Eigenschaften
der Umgebung inklusive eines Vorhandenseins von Merkmalen, bspw.
Landschaftsmerkmalen, die ggf. auch als Hindernisse ausgebildet
sein können, berücksichtigt.
-
In
einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens
eine Sensor, der zur Erfassung der vorzugsweise vektoriellen Orientierung
bzw. Ausrichtung der beweglichen Vorrichtung im Raum vorgesehen
ist, dazu ausgebildet, Informationen von einer von der Vorrichtung
unabhängigen, typischerweise globalen Referenz bereitzustellen.
Demnach erfasst der Sensor oder ein entsprechendes Modul zur Erfassung
der Orientierung Informationen zu der Vorrichtung, die von der globalen
Referenz, die hinsichtlich einer Erfassung der beweglichen Vorrichtung übergeordnet
ist, bereitgestellt werden.
-
Hierbei
kann der Sensor zur Erfassung der Orientierung als Kompass ausgebildet
sein. Mit einem Kompass ist es möglich festzustellen, in
welche Richtung die Vorrichtung orientiert ist und/oder sich bewegt.
In diesem Fall ist vorgesehen, dass als unabhängige, globale
Referenz das Erdmagnetfeld vorgesehen ist. In der Regel wird die
vektorielle Orientierung der Vorrichtung durch zwei Bezugspunkte
oder eine vorgegebene Richtungslinie, wie im Fall des Erdmagnetfelds,
festgelegt.
-
Alternativ
oder ergänzend kann die Einrichtung insbesondere mindestens
einen als GPS-Modul ausgebildeten Sensor zur Erfassung der Position und/oder
der Richtung der Vorrichtung aufweisen, das von dem satellitengestützten
Global Positioning System (Globales Positionierungssystem) einen
Aufenthaltsort der Vorrichtung bestimmt.
-
Es
sind jedoch auch weitere globale Referenzen denkbar, nach denen
sich der mindestens eine Sensor zur Erfassung der Orientierung richtet bzw.
orientiert. So kann bspw. eine Ortung auch über ein Mobilfunknetz
erfolgen.
-
Demnach
kann die Einrichtung bspw. auch zwei voneinander beabstandete Sensoren
zur Positionsbestimmung aufweisen, die jeweils eine Position auf
Grundlage von GPS erfassen und somit als GPS-Module ausgebildet.
sind. Allerdings ist eine aus zwei derart gemessenen Positionen
abgeleitete Orientierung ungenau, da die beiden als GPS-Module ausgebildeten
Sensoren typischerweise einen geringen Abstand aufweisen, so das
eine genaue Differenzierung der erfassten Positionen schwierig ist. Demnach
ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Orientierung und
somit die Richtung der Vorrichtung bspw. auf Grundlage eines einfach
messbaren Feldes, wie dem Erdmagnetfeld, oder üblicherweise
einer globalen Referenz, die eine zweidimensionale, richtungsweisende
Information zu einer räumlichen Richtung bereitstellt,
zu nutzen. So ist es auch denkbar, dass die räumliche Orientierung
auf Grundlage von mindestens zwei Bezugspunkten erfolgt. Im Fall
des Erdmagnetfeldes oder eines beliebigen anderen statischen oder
determiniert dynamischen Feldes sind die mindestens zwei Bezugspunkte
durch Feldlinien miteinander verbunden.
-
Allerdings
kann es in Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Anordnung ergänzend
mindestens einen GPS-Sensor bzw. ein GPS-Modul aufweist. Mit einem
derartigen GPS-Sensor, der somit eine Funktion als ein Sensor zur
Erfassung einer Richtung der beweglichen Vorrichtung übernimmt, kann
den Kompass ergänzen. Ein derartiger Einsatz eines GPS-Sensors
bietet sich an, falls das durch den Kompass zu erfassende Erdmagnetfeld
durch andere, externe elektromagnetische Felder gestört sein
sollte. In diesem Fall kann der GPS-Sensor die Funktion des Kompass
unterstützen oder ersetzen. Insbesondere wenn sich die
Vorrichtung bewegt, können mit dem GPS-Sensor in zeitlicher
Abfolge mehrere Positionen bestimmt und somit eine Richtung der
Bewegung erfasst werden.
-
Über
den mindestens einen Sensor zur Erfassung der Orientierung, der
als Kompass ausgebildet ist, kann üblicherweise über
eine reine Bestimmung des Orts hinaus auch eine Orientierung bzw. Ausrichtung
im Raum für die bewegliche Vorrichtung bereitgestellt werden.
-
Insgesamt
kann die Einrichtung in einer Variante mindestens einen Sensor zur
Erfassung einer Pose und somit zur Erfassung der Orientierung bzw. Richtung
und/oder der Position der Vorrichtung im Raum aufweisen.
-
Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Anordnung auch eine Verarbeitungseinheit
aufweist, wobei eine derartige Verarbeitungseinheit mit den beschriebenen
Sensoren derart zusammenwirkt, dass diese Verarbeitungseinheit von
den Sensoren bereitgestellte Informationen kombiniert, d. h. zeitgleich
und/oder im Zusammenhang zusammenfassend, verarbeitet. Zudem kann
eine derartige Verarbeitungseinheit den bereits beschriebenen Speicher aufweisen
oder mit einem derartigen Speicher zumindest zusammenwirken.
-
Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren, mit dem eine Umgebung für
eine bewegliche Vorrichtung erfasst wird, wobei bei diesem Verfahren
visuelle Informationen zu der Umgebung und weiterhin Informationen
zu der Bewegungsrichtung und der Orientierung der Vorrichtung erfasst
werden, wobei die erfassten Informationen verarbeitet werden.
-
Bezüglich
einer Variante des Verfahrens werden die erfassten Informationen
gemeinsam verarbeitet. Über die visuellen Informationen
werden hierbei Abbildungen, üblicherweise Videoaufnahmen oder
Fotografien, der Umgebung bereitgestellt. Diese Informationen werden
mit den weiteren Informationen zu der Bewegungsrichtung der Vorrichtung
sowie den Informationen zu der Orientierung der Vorrichtung gemeinsam
verarbeitet.
-
Durch
das Verfahren ergibt sich u. a., dass eine visuelle Ortsbestimmung
und/oder eine Kartierung der Umgebung, in der sich die Vorrichtung
bewegt, durchgeführt werden kann. Dies kann weiterhin bedeuten,
dass auf Grundlage einer Bewegung der Vorrichtung in der Umgebung
Positionen von Merkmalen der Umgebung, bspw. Landschaftsmarken, falls
die Umgebung als Landschaft ausgebildet sein sollte, bestimmt werden.
Somit ist es möglich, mit dem Verfahren eine visuelle Ortung
durchzuführen.
-
Durch
Kombination der von dem visuellen Sensor bereitgestellten visuellen
Informationen sowie der Informationen zu der Bewegungsrichtung,
die von dem mindestens einen Sensor zum Erfassen der Bewegungsrichtung,
sowie den Informationen zu der Orientierung, die von dem mindestens
einen Sensor zum Erfassen der Orientierung bereitgestellt werden, wobei
die erfassten Informationen miteinander verknüpft werden,
ist eine Zuordnung von visuellen Abbildungen der Landschaft zu einer
Pose, in der Regel der Orientierung und/oder der Position der Vorrichtung,
möglich. Dies bedeutet weiterhin, dass je nach geeigneter
Wahl eines räumlichen Bezugssystems auch eine Pose eines
Merkmals der Umgebung erfasst werden kann. Mit dem mindestens einen
visuellen Sensor können neben qualitativen Eigenschaften der
Umgebung, die eine Struktur und somit eine Anordnung von Merkmalen
in der Umgebung betreffen, auch quantitative Eigenschaften, d. h.
Abstände und somit Positionen, erfasst werden. Somit wird
mit dem mindestens einen visuellen Sensor die Umgebung bzw. Landschaft
identifiziert. Mit dem Sensor zum Erfassen der Bewegungsrichtung
bzw. der Trägheit und/oder des Moments ist eine dreidimensionale
Bestimmung der Bewegung der mobilen Vorrichtung möglich.
Außerdem ist mit den Informationen zu der Bewegungsrichtung
eine Unterstützung der visualisierten Ortung durchführbar.
-
Bei
einer Auswertung der durch die Sensoren erfassten Informationen
kann bspw. ein Algorithmus zur wahrscheinlichkeitsbasierten Ortung
und Abbildung verwendet werden, wobei u. a. geeignete Abschätzungen
erfolgen. Unter Nutzung optimierender und/oder iterativer Verfahren
können die erfassten Informationen insbesondere durch die
Verarbeitungseinheit aneinander angepasst werden, so dass eine schlüssige
bzw. widerspruchsfreie und im Detail hoch auflösende Abbildung
und somit Kartierung der Umgebung möglich ist.
-
Es
ist vorgesehen, dass sämtliche Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens durch die erfindungsgemäße Anordnung
oder zumindest einzelne Module der erfindungsgemäßen
Anordnung durchführbar sind. Weiterhin können
einzelne Funktionen der Anordnung oder zumindest von einzelnen Komponenten
der Anordnung auch als Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens realisiert werden.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
-
Das
erfindungsgemäße Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert
sind, ist zum Durchführen aller Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer
entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
-
In
Ausgestaltung kann das vorliegende Verfahren zum Erfassen der Umgebung
zur visuellen Ortung und Abbildung genutzt werden. Derartige Techniken
zur Abbildung und Ortung können auf dem Gebiet des Movie
Camera Tracking und der mobilen Roboternavigation, bspw. zur Bereitstellung
einer Struktur einer Bewegung einer sog. simultanen Lokalisierung
und Abbildung (Simultanious Localisation and Mapping, SLAM), zur
Bilddatenbankortung usw. verwendet werden. Hierbei kann mindestens
eine Kamera, insbesondere eine perspektivische Kamera, als der zumindest
eine visuelle Sensor zum optischen Erfassen von Merkmalen der Umgebung
oder Landmarken in der Umgebung der beweglichen und somit mobilen
Vorrichtung eingesetzt werden.
-
Bei
bekannten Vorgehensweisen erfolgt typischerweise eine Kombination
eines optischen Sensors mit Sensoren zur Koppelnavigation, wie Odometern
oder Pedometern, über die eine zurückgelegte Strecke
bestimmt werden kann, um die visuell bereitgestellten Informationen
zu stabilisieren und ggf. zu verbessern. Allerdings sind derartige
Vorgehensweisen ungenau. Bei bekannten Vorgehensweisen kommt es
hierbei jedoch immer zu einer Anhäufung von Fehlern (Drift)
da eine Resynchronisierung zur Ortung unter Berücksichtigung
einer globalen, externen Referenz nicht möglich ist.
-
Mit
der vorliegenden Erfindung ist nunmehr eine genaue Ortung in Abhängigkeit
der Zeit und/oder einer Strecke, die die bewegliche Vorrichtung
zurückgelegt hat, möglich.
-
Eine
derartige Ortung kann in Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
durch die Sensoren zum Erfassen der Orientierung und/oder Positionierung der
Vorrichtung berücksichtigt werden. Dies bedeutet, dass
durch Berücksichtigung der externen, d. h. außerhalb
der Vorrichtung angeordnete und somit von der Vorrichtung unabhängigen
Referenz eine sog. Pose der mobilen Vorrichtung im dreidimensionalem
Raum bestimmt werden kann. Dabei wird nach DIN EN ISO 8373 als
Pose eine Kombination von Position und/oder Orientierung bezeichnet.
-
Im
Rahmen der Erfindung ist es unter anderem vorgesehen, dass durch
Kombination eines Weitfeldsichtsensors als visueller Sensor, bspw.
eine sog. Fischaugenkamera, eine Panoramakamera oder eine sog. Omnicam,
mit dem mindestens einen Sensor zur Bestimmung der Bewegungsrichtung, bspw.
einem Trägheitssensor, und insbesondere dem Kompasssystem
als Sensor zur Orientierung als Komponenten der Anordnung ein visuelles
Ortungsmodul für die mobile Vorrichtung bereitgestellt
wird, wobei die Anordnung nur eine geringe Fehleranhäufung
zulässt, jedoch eine hohe Genauigkeit bezüglich der
Ortung ermöglicht.
-
In
Ausgestaltung umfasst die Anordnung zur visuellen Ortung mindestens
einen Weitfeldsichtungssensor als visuellen Sensor, mit dem es möglich ist,
Merkmale oder Landschaftsmarken der Umgebung über einen
langen Zeitraum und/oder eine große Distanz optisch zu
erfassen. Somit kann eine große Anzahl prägnanter
Merkmale oder Landmarken als Referenz zur Ortung benutzt werden.
Dies ist insbesondere dann der Fall, falls neue Merkmale in dem Abbildungsprozess
eingefügt werden, wie es bspw. bei einem sog. SLAM (Simultanious
Localisation and Mapping) der Fall ist.
-
Eine
Genauigkeit der Ortung der Anordnung bzw. eines Systems zur visuellen
Ortung kann durch Integration von Sensoren zur Koppelnavigation (dead
reckoning) verbessert werden. Hierzu können bspw. Odometer
oder Pedometer zum Abschätzen einer Bewegung oder einer
zurückgelegten Strecke eines beweglichen Objekts benutzt
werden.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass nunmehr hierfür
vorrangig Sensoren zum Bestimmen der Bewegungsrichtung benutzt werden,
da diese auch für Vorrichtungen geeignet sind, die keine
Räder oder Beine aufweisen. Weiterhin werden Sensoren zur
Bestimmung der Bewegungsrichtung bei einem Einsatz beräderter
Vorrichtungen bspw. in freier Umgebung nicht durch ein Schlüpfen
oder Durchdrehen der Räder beeinflusst. Da Odometer oder
Pedometer typischerweise mit Rädern und Beinen zusammenwirken,
sind derartige Sensoren für Ungenauigkeiten im Bewegungsablauf besonders
anfällig. Deshalb werden derartige Sensoren in Ausgestaltung
der Einrichtung üblicherweise nur als ergänzende
Hilfsmittel benutzt. Bei alleiniger Nutzung von Odometern oder Pedometern
besteht die Gefahr, dass falsche Informationen bezüglich
der rückgelegten Strecke bereitgestellt werden. Außerdem
können über Sensoren zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
Informationen über eine Bewegung in allen drei Raumrichtungen
erfasst werden, wohingegen Odometer oder Pedometer lediglich Informationen über
eine Bewegung in einer Ebene liefern.
-
Ein
Nachteil bei bekannten Systemen zur Ortung und Abbildung ist, dass
diese in der Regel unfähig sind, eine Rückkehr
zu einem bereits aufgesuchten Ort zu erkennen. Dies kann hauptsächlich
durch eine Anhäufung von Fehlern bei der Abschätzung
einer Bewegungsrichtung eines beweglichen Moduls erfolgen. Bei der
vorliegenden Erfindung ist diesbezüglich unter anderem
vorgesehen, dass unter Berücksichtigung des externen Referenzsystems,
was mittels des mindestens einen Sensors zur Orientierung und ggf.
zur Positionierung erfolgt, eine ortsbestimmende Synchronisierung
der Anordnung und somit der Vorrichtung möglich ist. Hierzu
ist in einer Ausgestaltung als Sensor zur Orientierung und weiterhin
zur Positionierung der Kompass oder ein Kompassystem vorgesehen,
um eine Anhäufung von Fehlern bei einer Bestimmung einer
Bewegungsrichtung durch Synchronisation der abgeschätzten
bzw. berechneten Richtung über das globale Referenzsystem,
bspw. das Erdmagnetfeld, bei Nutzung eines Magnetkompasses zu verhindern.
Als Sensor zur Ortsbestimmung bzw. Position kann ergänzend
auch ein ortsbestimmendes GPS-Modul, das das satellitengestützte
globale Positionierungssystem (GPS) als globale Referenz nutzt,
herangezogen werden.
-
Vorrichtungen,
für die die Anordnung und/oder das Verfahren geeignet sind,
weisen typischerweise Fortbewegungsmittel auf, mit denen sich derartige
Vorrichtungen in der Umgebung bewegen können. Diese Fortbewegungsmittel
können als Räder, Raupen- bzw. Gleisketten oder
Beine ausgebildet sein.
-
Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
-
Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
-
Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung, die als ein Bestandteil einer beweglichen Vorrichtung
ausgebildet ist, in schematischer Darstellung.
-
Ausführungsform der
Erfindung
-
Eine
in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform
der Anordnung 2 ist als eine Komponente einer beweglichen
Vorrichtung 4, die hier gestrichelt dargestellt ist, ausgebildet.
Dabei umfasst die Anordnung 4 eine Weitfeldsichtkamera,
die als visueller bzw. optischer Sensor 6 vorgesehen ist,
einen Sensor 8 zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung der
Vorrichtung 4, einen als Kompass ausgebildeten Sensor 10 zur
Bestimmung der Orientierung der Vorrichtung 4 sowie eine
Verarbeitungseinheit 12, die zur Fusion von Daten zur visuellen
Ortung und Abbildung im Rahmen einer Erfassung der Umgebung, in
der sich die Vorrichtung 4 bewegt, ausgebildet ist.
-
Die
Anordnung 2 zur visuellen Lokalisierung ist dazu ausgebildet,
Informationen, die von dem visuellen Sensor 6 bereitgestellt
werden, zur Identifizierung von Merkmalen der Landschaft und somit auch
von Landmarken, wie im Rahmen einer Vorgehensweise zur Ortung vorgesehen
sind, zu nutzen. Dabei verfügt der hier vorgesehene visuelle
Sensor 6 die Fähigkeit, einmal erfasste Merkmale
wiederzuerkennen, so dass es möglich ist, dass diese Merkmale bei
einer weiteren, zukünftigen Erfassung korrekt identifiziert
und somit erkannt werden.
-
Mit
dem Sensor 8 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung werden
dreidimensionale Positionen der Merkmale der Umgebung auf Grundlage
einer Projektion unter Berücksichtigung von Eigenschaften
der von dem visuellen Sensor 6 von der Umgebung bereitgestellten
Bilder und der von den Sensoren 8, 10 zur Bestimmung
von Bewegungsrichtung und Orientierung der Vorrichtung 4 erfassten
Bewegung berechnet. Dies erfolgt in vorliegender Ausführungsform
unter Nutzung einer Tiefe oder einer Verschiedenheit der Informationen
im Rahmen einer sog. "Stereo From Motion"-Berechnung.
-
Nach
derartigen einführenden Messungen werden die Merkmale und
ihre dreidimensionalen Positionen gemeinsam mit einer zweidimensionalen Projektion
auf den visuellen Sensor 6 über einen Algorithmus
zur wahrscheinlichkeitsbasierten Ortung und Abbildung, bspw. mit
einem Kalmanfilter oder Teilchenfilter, zur kontinuierlichen Abschätzung
von Position und Richtung (Pose) der Vorrichtung 4 berechnet.
Dabei werden Abschätzungen einer Bewegungsrichtung der
Vorrichtung 4 konsequent mit den von dem Sensor 10 zur
Bestimmung der Orientierung erfassten Informationen verglichen.
Ein Korrekturterm für die Orientierung der Vorrichtung 4 wird
weiterhin erzeugt und zur Stabilisierung der Abschätzung
benutzt. Während einer derartigen Vorgehensweise zur kontinuierlichen
Abschätzung werden von der Anordnung 2 fortwährend
neue Merkmale der Umgebung und somit Landmarken dem Algorithmus zur
Ortung und Abbildung hinzugefügt. Außerdem wird
konstant eine Qualität einer Widererkennung bereits abgebildeter
und demnach kartografierte Merkmale erfasst, wobei diese wiederholt
erfassten Merkmale bedarfsweise von dem Algorithmus zur Ortung und
Abbildung entfernt werden. Somit ist es u. a. möglich,
eine stabile Abschätzung der Pose der Vorrichtung 4 in
einer sich verändernden Umwelt und somit Umgebung zu ermöglichen.
-
Zur
Bestimmung einer Richtung, in der sich die Vorrichtung bewegt 4,
kann die Anordnung 2 mindestens einen hier nicht abgebildeten
GPS-Sensor aufweisen.
-
Die
vorliegende Anordnung 2 kann für autonome mobile
Plattformen wie bspw. Staubsauger, Rasenmäher, Gartenroboter,
Transportmaschinen und dergleichen benutzt werden. Weiterhin ist
auch ein Einsatz bei Industrierobotern denkbar, so dass derartige
Roboter Ort bzw. Position eines Roboterarms bestimmen können.
Ebenfalls ist der Einsatz bei automatischen 3D-Messsystemen, die
bspw. zur automatischen Ausmessung eines Raums benutzt werden, möglich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2004/059900
A2 [0003]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-