Stefan Wirtensohn
Raum E 207
+49 7531 206-549
stwirten@htwg-konstanz.de

Sprechzeiten
Nach Vereinbarung

Oliver Hamburger
Raum A 131a
+49 7531 206-418
ohamburg@htwg-konstanz.de

Sprechzeiten
Nach Vereinbarung

Michael Blaich
mblaich@htwg-konstanz.de

Michael Schuster
Raum E 207
+49 7531 206-576
michael.schuster@htwg-konstanz.de

Catamaran Robot: Locomotion In Maritime Environments

 

Das Ziel des CaRoLIME Projektes ist es einen Wasserroboter zu entwickeln der in einer für ihn unbekannten Umgebung selbständig navigieren und arbeiten kann. Um dies zu erreichen wird ein Versuchsträger entwickelt, auf dem der Einsatz verschiedenster Sensoren, Antriebs- und Regelungskonzepte untersucht werden kann.

Das Projekt ist in vier Themenbereiche unterteilt:

  • Konzeption des Versuchsträgers und des Antriebs
  • Sensorevaluation zur Umgebungswahrnehmung
  • Kartenerstellung und Bahnplanung
  • Bahnregelung

 

Konzeption des Versuchsträgers und des Antriebs

Um eine möglichst neigungsstabile Plattform zu erhalten wird als Basis für den Versuchsträger ein Katamaran- ähnlicher Aufbau mit zwei Schwimmkörpern gewählt. Dieses Konzept bietet eine große Fläche für die Anbringung der Sensoren und der benötigt Elektronik bei einer geringen Wasserverdrängung. Als Antriebe werden zwei schwenkbare Elektroaußenbordmotoren verwendet. Dies ermöglicht die Untersuchung verschiedener Antriebs- und Regelungskonzepte. Zum einen wird untersucht ob es möglich ist, den Versuchsträger mit einem rein differenziellen Antriebskonzept ohne das Schwenken der Motoren zu steuern. Des Weiteren wird untersucht, welche Vorteile das Schwenken der Motoren bringt und wie sich diese zusätzlichen Freiheitsgrade auf die Regelung auswirken.

Sensorevaluation zur Umgebungswahrnehmung

Damit sich der Roboter in seiner Umgebung zurecht finden kann, muss er diese beobachten können. Hierfür wird der Einsatz und die Kombination verschiedener Sensoren aus den Bereichen Robotik, Automotive und der Schiffart untersucht. Ziel ist es ein System zu entwickeln, dass mit möglichst kostengünstigen und energiesparenden Sensoren Hindernisse erkennt. Hindernisse können hierbei z.B. die Uferlinie oder andere Fahrzeuge auf dem Gewässer sein. Zusätzlich muss auch die Wassertiefe berücksichtigt werden, da der Wasserroboter auch Untiefen ,an denen die Wassertiefe für eine Überquerung nicht ausreicht, umfahren muss.

Kartenerstellung und Bahnplanung

Auf Basis der Sensorinformation muss der Roboter in der Lage sein, eine Karte der Umgebung in der er sich befindet aufzubauen. Diese Karte muss alle statischen Hindernisse und die entsprechende Wassertiefe enthalten. Es werden Algorithmen entwickelt, die den Roboter gezielt seine Umgebung erkunden und kartieren lassen. Auf Basis dieser Karten können dem Wasserroboter dann gezielte Bahnen vorgeben werden, die er dann abfährt.

Bahnregelung

Das präzise Folgen der geplanten Bahnen zur Erledigung von Serviceaufgaben oder zum Andocken setzt leistungsfähige Regelalgorithmen voraus. Die Anforderungen an die Regelung sind hier deutlichhöher als zum Beispiel im Indoor Bereich. Neben dem starken Driftverhalten schwimmender Objekte während der Kurvenfahrt stellen insbesondere Störungen wie Wind, Wellen und Strömung hohe Anforderungen an die verwendeten Reglerkonzepte. Um auch unter widrigen äußeren Umständen die Präzision der Schiffsbewegung zu gewährleisten sind über Standardregler hinausgehende Ansätze erforderlich. In diesem Projekt werden modellbasierte adaptive und nichtlineare Regelkonzepte untersucht.

Zurück zu Forschung