Thor
Terraforming Heavy Outdoor Robot
Beschreibung
Das Projekt hat das Ziel Konzepte für die Automatisierung von Arbeitsmaschinen für die Agrar- und Forstwirtschaft sowie für den Einsatz im Baubetrieb zu entwickeln. Im Rahmen dieses Projektes sollen Konzepte aus der mobilen Robotik auf Baumaschinen übertragen und Unternehmen in diesem Bereich zugänglich gemacht werden. Als konkreter Anwendungsfall soll die autonome Steuerung eines Mobilbaggers der Firma Volvo CE, Konz behandelt werden. Ziel ist es, Teilaufgaben mit hoher Komplexität für den Fahrzeugführer ohne dessen Eingriff autonom ausführen zu können.
Das Autonome Mobilbagger Projekt THOR (Terraforming Heavy Outdoor Robot) verfolgt das lanfristige Ziel einen 18 Tonnen Mobilbagger (VOLVO EW-180B) vollautonom Landschaftsformungsaufgaben durchführen zu lassen. Dazu wird die reale Versuchsmaschine mit elektrohydraulischen Steuerventilen, Längenmesssensoren, Drehratengebern, Laser-Scannern und kraftvoller PC-Hardware ausgerüstet.
Da der reale Bagger enorme Grab- und Hubkräfte von einigen Zehntausend Newton aufbringen kann, entsteht für Menschen und Gebäude in der Umgebung ein enormes Gefahrenpotential. Um sicher und kostengünstig die implementierten Algorithmen testen zu können wurde daher eine realistische Simulations- und Testumgebung erstellt, welche ein naturgetreues Modell des Baggers selbst und seiner möglichen Umgebung beinhaltet. Mittels einer Physiksimulation wird das Verhalten der Maschine selbst und ihre Interaktion mit dynamischen Objekten in der Umwelt adäquat berechnet.
Bisherige Roboter sollten gerade nicht andere Objekte berühren oder gar beschädigen. Aus diesem Grund bestand bisher keine Notwendigkeit deformierbare Objekte oder Partikelsysteme in die Simulationsumgebung zu integrieren. Beim autonomen Mobilbagger geht es nun gerade darum einerseits mit den Umweltsensoren (Laser-Scanner, Kameras) Oberflächenveränderungen zu erkennen und andererseits auf Auswirkungen des Erdreiches auf die Maschine zu reagieren. Um das simulierte Testen zu ermöglichen, wurde eine Partikel-Erdsimulation erstellt welche die parallele Rechenkraft moderner Grafikkarten mittels der OpenCL Schnittstelle nutzt.
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Technische Daten
| Freiheitsgrade - Oberwagen / Arm | 7 |
| Freiheitsgrade - Unterwagen / Antrieb | 3 |
| Gewicht | 18t |
| Losbrechkräfte | 100kN |
Publikationsliste
Sortiere nach: Autor, Jahr, Titel
- Advanced scene aware navigation for the heavy duty off-road vehicle Unimog.
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Automation in Construction, Vol. 98, S. 214 - 224. (2019) - Combining Onthologies and Behavior-Based Control for Aware Navigation in Challenging Off-Road Environments.
Proceedings of the 16th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2019), S. 135 - 146. (2019) - Design and Analysis of Behavior-Based Systems using Formal Techniques.
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Commercial Vehicle Technology 2018. Proceedings of the 5th Commercial Vehicle Technology Symposium – CVT 2018, S. 63 - 76. (2018) - Behavior-Based Low-Level Control for (semi-) Autonomous Vehicles in Rough Terrain.
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(2018)
https://www.dr.hut-verlag.de/978-3-8439-3628-6.html, Verlag Dr.Hut, ISBN: 978-3-8439-3628-6 - Cooperation and Communication of Autonomous Tandem Rollers in Street Construction Scenarios.
Commercial Vehicle Technology 2018. Proceedings of the 5th Commercial Vehicle Technology Symposium – CVT 2018, S. 25 - 36. (2018) - Local Behavior-Based Navigation in Rough Off-Road Scenarios based on Vehicle Kinematics.
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RRLab Dissertations, (2016)
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Soft Robotics - Transferring Theory to Application, S. 81 - 91. (2015) - Automatic Generation of Safety Fields for Articulated Construction Vehicle Arms.
Proceedings of the 3rd Commercial Vehicle Technology Symposium CVT 2014, S. 47 - 55. (2014) - Behavior-based trajectory adaptation based on bucket-volume estimation.
Commercial Vehicle Technology 2014 – Proceedings of the 3rd Commercial Vehicle Technology Symposium (CVT 2014), S. 347 - 356. (2014) - Camera and laser scanner fusion and probability checking.
(2014) - On the Benefits of Component-Defined Real-Time Visualization of Robotics Software.
4th International Conference on Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2014) , Vol. 8810, S. 376 - 387. (2014) - Point Cloud Collection and Analysis.
(2014) - Safety for an Autonomous Bucket Excavator During Typical Landscaping Tasks.
New Trends in Medical and Service Robots, Vol. 20, S. 357 - 368. (2014) - Verification of Behavior-Based Networks - Using Satisfiability Modulo Theories.
Proceedings for the joint conference of ISR 2014 and ROBOTIK 2014, S. 669 - 674. (2014) - Development of a behavior-based obstacle collision avoidance for the autonomous excavator THOR.
(2013) - Development of the alignment and displacement functions for thors undercarriage.
(2013) - Generierung dynamischer Sicherheitsfelder für einen autonomen Mobilbagger.
(2013) - Interconnection of the behavior-based control architecture and a detailed mechatronic machine model for realistic behavior verification of the Thor project.
Informatik 2013, (2013) - Quantitative Aspects of Behaviour Network Verification.
Proceedings of the 26th Canadian Conference on Artificial Intelligence, Vol. 7884, (2013) - Tool-Assisted Verification of Behaviour Networks.
Proceedings of the 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2013), S. 1813 - 1820. (2013) - Versatile and Efficient Point Cloud Splitting.
(2013) - Behavior-based Arm Control for an Autonomous Bucket Excavator.
Proceedings of the 2nd Commercial Vehicle Technology Symposium (CVT 2012), S. 251 - 261. (2012) - Estimation of Visibility and Self-Occlusion for Voxel Objects.
(2012) - Generating Behaviour Networks from Finite-State Machines.
Proceedings of the 7th German Conference on Robotics (ROBOTIK 2012), (2012) - Graphical Support for the Verification of Behaviour Networks.
(2012) - Lkw-Erkennung für einen autonomen Mobilbagger.
(2012) - Modellierung und verteilte Simulation eines autonomen Mobilbaggers.
Tagungsband Fachtagung Digitales Engineering zum Planen, Testen und Betreiben Technischer Systeme, S. 123 - 130. (2012) - Point Cloud Gathering for an Autonomous Bucket Excavator in Dynamic Surroundings.
Proceedings of the 2nd Commercial Vehicle Technology Symposium (CVT 2012), S. 262 - 271. (2012) - Verification of Behaviour Networks Using Finite-State Automata.
KI 2012, (2012)
http://www.shaker.de/de/content/catalogue/index.asp?lang=de&ID=8&ISBN=978-3-8440-0798-5 - Modelling of Behaviour-Based Systems.
(2011) - An autonomous excavator for landscaping tasks.
Proceedings for the joint conference of ISR 2010 and ROBOTIK 2010, S. 819 - 826. (2010) - Feasibility Study for the Automation of Commercial Vehicles on the Example of a Mobile Excavator.
Commercial Vehicle Technology 2010 - Proceedings of the 1st Commercial Vehicle Technology Symposium (CVT 2010), S. 22 - 31. (2010) - Simulating Vehicle Kinematics with SimVis3D and Newton.
Proceedings of the 2nd International Conference on Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR’10), S. 156 - 167. (2010) - Simulation and Control of an Autonomous Bucket Excavator for Landscaping Tasks.
Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2010), S. 5108 - 5113. (2010) - Soil Simulation and Behaviour-Based Control for Landscaping Tasks of an Autonomous Bucket Excavator.
(2009) - Dynamic modelling and control of a mobile bucket excavator.
(2008)