Foto: Enno Kapitza für DLR

Die Gruppe Schwarmexploration wurde am 1. Oktober 2014 am Institut für Kommunikation und Navigation gegründet. Sie setzt sich intensiv mit der Entwicklung und Erprobung von autonomen Explorationsalgorithmen für Schwärme von mehreren Robotern auseinander. Ziel der Arbeiten ist insbesondere die effiziente und kooperative Erfassung umliegender Gebiete ohne direkte menschliche Interaktion.

Die Arbeiten der Gruppe konzentrieren sich primär auf die folgenden Herausforderungen:

• die Entwicklung von neuen Algorithmen und Methoden zur Schwarmexploration und
• die Erprobung dieser Algorithmen unter realistischen Bedingungen mit vorhandenen robotischen Systemen.

Die Algorithmen zur Schwarmexploration beruhen auf modernen Methoden der Signalverarbeitung, Schätztheorie, und maschinellen Lernverfahren über Netzwerke. Ziel der Arbeiten ist die Beantwortung unter anderem der folgenden Fragen:

• Wo sollen die Schwarmelemente ihre Messungen durchführen?
• Wie sollen die gesammelten Daten verarbeitet werden, um kooperativ eine Darstellung der Umgebung zu erschaffen oder zu verbessern?
• Wie sollen die Trajektorien von Robotern geplant werden, um ein definiertes Ziel zu erreichen?

Für die Validierung der entwickelten Algorithmen wird eine breite Palette von Laborausrüstung genutzt. So steht für Indoor-Experimente unser „Holodeck“ zur Verfügung, das dank eines Vicon®-Tracking-System ein sehr genaues Lokalisieren von Robotern erlaubt. Die Arbeitsgruppe verfügt momentan über 6 Hexacopter, 10 Quadrocopter und 6 Rover, die mit unterschiedlichen Sensoren und mini-PCs ausgestattet sind, um die entwickelten Algorithmen zu testen.

Die aktuellen Forschungsthemen der Gruppe sind:

• Lokalisierung von Gasquellen mit einem Roboterschwarm
• Distributed Learning under Sparisty Constraints
• Multi-Agent SLAM algorithms
• Seismic exploration with robotic swarms
• Swarm Exploration with Reinforcement Learning

Aktuelle Projekte

Sniffing Swarm: Exploration von Gaslecks und Emissionsquellen mittels autonomer Schwärme Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Technologie, mit deren Hilfe die Ausbreitung von Gasemissionen vermessen und die Quellen bestimmt werden können. Dafür sollen robotische Schwärme aus Multikoptern und/oder Rovern eingesetzt werden. Die einzelnen Agenten des Schwarms kooperieren bei dieser Aufgabe miteinander, verwenden miniaturisierte Sensoren und lösen ihre Aufgabe in deutlich kürzerer Zeit als im Vergleich zum Einsatz nur eines Roboters.

A.H.E.A.D.: Autonomous Humanitarian Emergency Aid Devices Das Projekt zielt auf die Entwicklung von Technologien für die Teleoperation eines Lastwagens für Notfalllieferungen. Der Lastwagen sollte vom World Food Program für die Lieferung von Lebensmitteln und medizinischen Hilfsgütern in Umgebungen mit geringer Sicherheit und hohem Risiko eingesetzt werden, die von Unruhen, Bürgerkrieg und/oder fragilen Staaten mit Konfliktparteien betroffen sind.