Unimog U5023

Kontakt: Patrick Wolf

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Beschreibung

Der Unimog U5023 ist ein Fahrzeug von Mercedes Benz Special Trucks mit hoher Geländegegängigkeit und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Im EFRE-geförderten Leitprojekt der Commercial Vehicle Cluster Nutzfahrzeug GmbH "Autonomer Fahrbetrieb von Nutzfahrzeugen im Off-Road-Bereich am Beispiel des Unimogs" dient er als Demonstratorfahrzeug für die Entwicklung von robusten und sicheren Navigationslösungen von Nutzfahrzeugen in rauen, unstrukturierten Geländen.

Der Unimog zeichnet sich durch extreme Geländegängkeit und viele Freiheitsgrade, wie Differentialsperren, Reifendruckregelanlage, hohe Gangzahl, Rahmen- sowie Achsverwindung und Portalachsen aus. Dies macht ihn besonders interessant für Forschungsanwendungen, da Geländebereiche zugänglich werden, die in bisherigen Forschungsprogrammen noch nicht berücksichtigt werden konnten. Im Gegensatz zu On-Road Anwendungen, ist die autonome Off-Road Navigation derzeit noch ein ungelöstes Forschungsproblem mit hohen technischen Hürden. Dennoch sind rechtliche Regularien für den autonomen Nutzfahrzeugbetrieb in unstrukturiertem Gelände abseits der Straße niedriger, wodurch sich Konzepte früher vermarkten lassen.

Kernforschungsthemen, welche mit Hilfe des Unimogs bearbeitet werden, sind die Entwicklung von robusten Perzeptionssystemen, die eine Erkennung und Bewertung von Wegen oder Passagen sowie statischen und dynamischen Hindernissen bereitstellen. Weiterhin werden biologisch motivierte Verfahren zur Lokalisation und allgemeinen Qualitätseinschätzung der Sensorik angewandt. Inbesondere in unstrukturierten Umgebungen ist ein Robotersystem häufig von verrauschten und fehlerbehafteten Sensormessungen negativ beinflusst und gestört. Eine Berücksichtiung von dynamisch ändernder Sensordatenqualität in der Navigation erlaubt ein besseres reagieren auf wechselnde Umwelteinflüsse. Somit kann eine Wegplanung Gefahrenquellen wie Löchern, Hindernissen, Wegrutschen, Kippen vermeiden.

Im Rahmen des Projekts wurde der U5023 aufwendig technisch umgerüstet, so dass er mit einem neuen Lenk-, sowie Bremssystem vollständig autonom gesteuert werden kann. Sensorik überwacht das gesamte Fahrzeugumfeld, sodass sichere Trajektorien in unstrukturierten Umgebungen berechnet werden können. Weiterhin wurde eine komplexe Simulation des Unimogs erstellt, welche sämtliche Freiheitsgrade und Charakteristiken des Fahrzeugs berücksichtigt. Somit können riskante Manöver in schwerem Gelände vorab simuliert getestet werden bevor die Steuerungssoftware real zum Einsatz kommt.

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Publikationen

2018

Simon Velden
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Multi Feature Maps for Autonomous Off-Road Navigation in Rough Environments
Master's Thesis, Robotics Research Lab, TU Kaiserslautern, 2018, June 06, Kaiserslautern, Germany, unpublished, supervised by Patrick Wolf
Thorsten Ropertz, Patrick Wolf, Karsten Berns
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Behavior-Based Low-Level Control for (semi-) Autonomous Vehicles in Rough Terrain
Proceedings of ISR 2018: 50th International Symposium on Robotics, VDE VERLAG GMBH, pp. 386--393, 2018, June 20--21, Munich, Germany, ISBN: 978-3-8007-4699-6
Patrick Wolf, Thorsten Ropertz, Moritz Oswald, Karsten Berns
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Local Behavior-Based Navigation in Rough Off-Road Scenarios based on Vehicle Kinematics
2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 719--724, 2018, May 21--25, Brisbane, Australia
Patrick Wolf, Thorsten Ropertz, Karsten Berns, Martin Thul, Peter Wetzel, Achim Vogt
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Behavior-Based Control for Safe and Robust Navigation of an Unimog in Off-Road Environments
Commercial Vehicle Technology 2018. Proceedings of the 5th Commercial Vehicle Technology Symposium -- CVT 2018, Springer Vieweg, pp. 63--76, Commercial Vehicle Alliance Kaiserslautern (CVA), 2018, March 13--15, Kaiserslautern, Germany, ISBN 978-3-658-21299-5, DOI 10.1007/978-3-658-21300-8
Ganesh Sundaram
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Modelling and Simulation of Behaviour-Based Differential and Slippage Control for Unimog
Project Report, Robotics Research Lab, University of Kaiserslautern, 2018, January 31, Kaiserslautern, Germany, unpublished, supervised by Patrick Wolf

2017

Hannes Endres
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Geländerekonstruktion basierend auf 3D-Punktwolken
Bachelor's Thesis, Robotics Research Lab, University of Kaiserslautern, 2017, December 13, Kaiserslautern, Germany, unpublished, supervised by Patrick Wolf
Matthias Kremer
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Behavior-Based Navigation for Stuck Vehicles in Rough Off-Road Environments
Bachelor's Thesis, Robotics Research Lab, University of Kaiserslautern, 2017, October 05, Kaiserslautern, Germany, unpublished, supervised by Patrick Wolf
Karsten Berns, Patrick Wolf
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Autonomie in unwegsamem Gelände. Aktuelle Zwischenergebnisse des CVC-Leitprojekts zum autonomen Fahrbetrieb von Nutzfahrzeugen im Off-Road Bereich
in CVC News, vol. 2, pp. 8--11, 2017, September
Simon Velden
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Behavior-Based Gear Control for Rough Off-Road Environments
Project Report, Robotics Research Lab, University of Kaiserslautern, 2017, September 29, Kaiserslautern, Germany, unpublished, supervised by Patrick Wolf
Moritz Oswald
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Navigation in Unstructured Environments for the Cross Country Vehicle "Unimog"
Master's Thesis, Robotics Research Lab, University of Kaiserslautern, 2017, March 09, unpublished, supervised by Thorsten Ropertz