Geodätisches Institut (GIK)

RITA Entwicklung

Als ganzes System wird als Messmittel ein quasi-autonomer Roboter mit der Bezeichnung RITA entwickelt, welcher unterschiedliche Randbedingungen zu erfüllen hat und wobei verschiedene Herausforderungen zu meistern sind.
Motivation

Bisher wird die Höhenkontrolle von Hallenböden nach DIN 18202:2019 durch ein Nivellement eines zuvor tachymetrisch abgesteckten Rasters (1m x 1m) durchgeführt. Das Ergebnis unseres ZIM-Projektes „Entwicklung eines mobilen Roboters zur Höhenkontrolle von Böden“ soll ein quasi-autonomer Roboter sein, der die Aufgabe in weniger als 5% der üblichen Zeit (6 s/Punkt inkl. Verfahrzeit) bei deutlich reduziertem Personalaufwand durchführt.

Übersicht Vorher - Nachher

RITA

Als Vorstudie des Projektes wurde ein quasi-autonomer Roboter (RITA, Roboter with Integrated Tacheometer steering for different Applications) als Prototyp entwickelt, mit dem Ziel, Punkte ohne Rangieren anzufahren, um zukünftig auch linienförmige Markierungen zu ermöglichen. In der ersten Phase trägt der Roboter einen Triangulationssensor zur Abstandsbestimmung zwischen seinem polar (tachymetrisch) bestimmten Reflektor und dem Boden. Entwicklungsvorgabe ist:

  • 0,3 mm Höhe, 2 mm Lage
  • modifizierbar auf 0,1 mm Lage (Markierung)
  • Rüstzeit < 30 min
  • durch Techniker in Betrieb nehmbar
  • autonomes Abarbeiten der Messaufgabe
  • Akkubetrieb mind. 4 h (Akkusystem des Roboters ist identisch mit dem der Messgeräte)
  • Bordgepäcktauglich (Masse des Fahrzeugs ca. 8 kg)

Funktionsmuster RITA

 

Ständige Testfahrten unterstützen die kontinuierliche Weiterentwicklung, sodass die oben angegebenen Entwicklungsvorgaben zum Teil deutlich übertroffen werden. Eine Impression des Bewegungsablaufs sehen Sie im folgenden Video.

Videoimpression

Frühe Testfahrt eines Prototypen zum Durchführen der Höhenkontrolle von Böden.
 
Wissenschaftlich-technische Herausforderungen

Die Positionierung des Wagens ohne Rangieren wird durch eine Bayes-gestützte Navigationslösung unter Einbindung von Multisensorfusion erfolgen [1]. Um die Neigung des Fahrzeugs beim Bremsen und damit einhergehende Positionierungsfehler zu minimieren wird ein analog zum Fahrprozess gedämpftes kardanisch gelagertes Pendel, das sowohl den Reflektor als auch den Triangulationssensor trägt, integriert. In diesem Zusammenhang stellt die mechanische Ankopplung zur Reflektornachführung (Orientierung zum Tachymeter [2] in jeder Fahrtrichtung) eine zusätzliche Herausforderung dar. Um ein zieloptimiertes Anfahren selbst bei Bodenunebenheiten zu gewährleisten, wurde eine spezielle Antriebslösung entwickelt, die eine spielarme Kraftübertragung ermöglicht und damit die Richtungsstabilität während der Fahrt erhöht, wie die folgende Abbildung zeigt.
Aufgrund der hohen Datenrate beim Einsatz eines Lasertrackers anstelle eines Tachymeters ist WLAN ungeeignet und daher wurde die Implementierung eines optimierten Funksystems erforderlich.


Abweichung von RITA zur Sollfahrtrajektorie
 
Dank

Insbesondere die Entwicklung des Pendels und die Bayes-gestützte Navigation wird durch das  BMWI über ZIM mit der Fördernummer ZF4470901 gefördert. Das Projekt beinhaltet eine Kooperation mit dem Vermessungsbüro Lingel, Aalen.


 

Literatur

[1] ULRICH, T. [2016]: Uncertainty Modelling of High-precision Trajectories for Industrial Real-time Measurement Applications. Dissertation, 81 S. + Anhang. KIT. URN: urn:nbn:de:swb:90-604401, KITopen ID: 1000060440.

[2] BERTELS, M. [2018]: Evaluierung der Leistungsfähigkeit einer Roboter-Totalstation zur Objektverfolgung in Echtzeit, Bachelorarbeit, GIK, unveröffentlicht.

 

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