Lehrstuhl Robotersysteme

Unimog U5023

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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Veröffentlichungen

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  • Advanced Scene Aware Navigation for the Heavy Duty Off-Road Vehicle Unimog.
    Patrick Wolf, Axel Vierling, Thorsten Ropertz und Karsten Berns
    Proceedings of the 9th International Conference on Advanced Concepts in Mechanical Engineering (ACME2020), (2020)
  • Autonome Off-Road Navigation von Nutzfahrzeugen. Erfahrungsbericht und Testergebnisse des CVC-Leitprojekts zum autonomen Fahrbetrieb von Nutzfahrzeugen im Off-Road-Bereich.
    Karsten Berns, Patrick Wolf und Steffen Hemer
    CVC News, Vol. 1, S. 4 - 10. (2020)
  • Autonomous Off-Road Navigation using Near-Feature-Based World Knowledge Incorporation on the Example of Forest Path Detection.
    Patrick Wolf, Axel Vierling, Thorsten Ropertz, Simon Velden, Carlos Guzman und Karsten Berns
    Preprint submitted to Robotics and Autonomous Systems, (2020)
  • Behavior-Based Control for Safe and Robust Navigation of an Unimog in Off-Road Environments.
    Patrick Wolf, Thorsten Ropertz, Karsten Berns, Martin Thul, Peter Wetzel und Achim Vogt
    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.
    Thorsten Ropertz, Patrick Wolf und Karsten Berns
    Proceedings of ISR 2018, S. 386 - 393. (2018)
  • Local Behavior-Based Navigation in Rough Off-Road Scenarios based on Vehicle Kinematics.
    Patrick Wolf, Thorsten Ropertz, Moritz Oswald und Karsten Berns
    2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), S. 719 - 724. (2018)
  • Modelling and Simulation of Behaviour-Based Differential and Slippage Control for Unimog.
    Ganesh Sundaram
    (2018)
  • Multi Feature Maps for Autonomous Off-Road Navigation in Rough Environments.
    Simon Velden
    (2018)
  • Ontologies for Situation-Aware, Autonomous Navigation in Challenging Off-Road Environments.
    Philipp Feldmann
    (2018)
  • Autonomie in unwegsamem Gelände. Aktuelle Zwischenergebnisse des CVC-Leitprojekts zum autonomen Fahrbetrieb von Nutzfahrzeugen im Off-Road Bereich.
    Karsten Berns und Patrick Wolf
    CVC News, Vol. 2, S. 8 - 11. (2017)
  • Behavior-Based Gear Control for Rough Off-Road Environments.
    Simon Velden
    (2017)
  • Behavior-Based Navigation for Stuck Vehicles in Rough Off-Road Environments.
    Matthias Kremer
    (2017)
  • Geländerekonstruktion basierend auf 3D-Punktwolken.
    Hannes Endres
    (2017)
  • Navigation in Unstructured Environments for the Cross Country Vehicle "Unimog".
    Moritz Oswald
    (2017)

 

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