Förderkennzeichen: 13N16811
Im BMFTR-geförderten Projekt UMDenken arbeiten wir an der Realisierung eines autonomen Flugroboters zur Löschunterstützung. Ein Flugroboter soll GNSS-gestützt die Umgebung erkunden und Hitzequellen verorten, um damit die Grundlage für das teilautonome Löschen mit dem Löschmonitor der Drehleiter zu schaffen und einen effektiveren Löschangriff zu ermöglichen. Der Multikopter wird über eine Funkschnittstelle mit einem Steuercomputer verbunden. Für diesen sollen Methoden zur visuell-inertialen simultanen Lokalisierung und Kartierung (SLAM) für Thermalkameras erforscht und GNSS-gestützt durch Geoinformationen initialisiert werden. Des Weiteren sollen Verfahren zur Planung von Beobachtungsposen und Navigation erarbeitet werden, um die erfolgreiche Verortung der ausgewählten Hitzequelle und die Sichtbarkeit des Wasserstrahls während des Löschens zu gewährleisten und das Umgebungsmodell beim autonomen Wechsel zwischen den Posen stetig zu aktualisieren. Die realisierten Funktionen sollen in relevanten Szenarien integriert, demonstriert und unter realistischen Bedingungen mit der Feuerwehr Dortmund evaluiert werden.
Förderkennzeichen:
13N16477
Im BMFTR-geförderten Verbundprojekt "Kompetenzzentrum: Etablierung
des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrums" bearbeitet die Arbeitsgruppe
Autonome Intelligente Systeme der Universität Bonn das Teilvorhaben
"Autonome Flugroboter-Schwärme zur Echtzeit-Lageerfassung".
Mehrere heterogene Flugroboter sollen von einer kleinen Anzahl von
Bedienern konfiguriert und überwacht werden können, um schnell ein
detailliertes und aussagekräftiges Lagebild von Einsatzumgebungen zu
erzeugen und live aufrechtzuerhalten und dadurch die Einsatzsteuerung
zu verbessern. Kleine, leichte, preiswerte kommerzielle Multikopter
sollen über eine Funkschnittstelle mit einem Steuercomputer verbunden
werden. Für diesen sollen Methoden zur visuell-inertialen simultanen
Lokalisierung und Kartierung (SLAM) und zur Planung dynamischer
3D-Trajektorien weiterentwickelt und effizient implementiert werden.
Durch Zusammenführung der lokalen Umgebungsmodelle der einzelnen
Flugroboter soll ein detailliertes und aussagekräftiges Lagebild
erzeugt werden, dass nicht nur 3D-Geometrie und Farben modelliert,
sondern auch Oberflächen kategorisiert, sowie detektierte Objekte,
Personen und
Roboter mit deren Posen- und Geschwindigkeitsschätzungen und weitere
einsatzrelevante Modalitäten wie Thermalbilder, Lebenszeichen-, Gas-
oder Strahlungssensoren beinhaltet. Mehrere Flugroboter sollen so
koordiniert werden, dass Explorations- und Beobachtungsaufgaben
schnell und effizient umgesetzt werden. Weiterhin soll ein paarweises
direktes Zusammenwirken von Flugrobotern sowie eine Kooperation mit
Bodenrobotern realisiert werden. Für die intuitive Konfiguration und
Überwachung des heterogenen Kopterschwarms sollen flexible und
leistungsfähige Visualisierungswerkzeuge sowie Eingabeschnittstellen
entwickelt werden. Weiterhin soll die bidirektionale Schnittstelle zum
Einsatzleitwagen ausgebaut werden. Die entwickelten Funktionen sollen
in relevanten Szenarien integriert, demonstriert und unter
realistischen Bedingungen evaluiert, sowie über den DRZ e.V. an
Anwender und Firmen transferiert werden.
Jan Quenzel, Valerij Sekin, Daniel Schleich, Alexander Miller, Merlin
Stampa, Norbert Pahlke, Christof Röhrig, and Sven Behnke:
Aerial Assistance System for Automated Firefighting during
Turntable Ladder Operations
In Proceedings of IEEE International Symposium on Safety, Security,
and
Rescue Robotics (SSRR), Galway, Ireland, October 2025.
[Video]
Daniel Schleich, Jan Quenzel, and Sven Behnke:
Remote Autonomy for Multiple Small Lowcost UAVs in GNSS-denied
Search and Rescue Operations
In Proceedings of IEEE International Symposium on Safety, Security,
and
Rescue Robotics (SSRR), Galway, Ireland, October 2025.
[Video]
Jan Quenzel, Linus Mallwitz, Benedikt T. Arnold, and Sven Behnke:
LiDAR-based
Registration
against Georeferenced Models
for Globally Consistent Allocentric Maps
In Proceedings of IEEE International Symposium on Safety, Security,
and
Rescue Robotics (SSRR), New York, USA, November 2024.
Hartmut Surmann, Kevin Daun, Marius Schnaubelt, Oskar von Stryk,
Manuel Patchou, Stefan Böcker, Christian Wietfeld, Jan Quenzel, Daniel
Schleich, Sven Behnke, Robert Grafe, Nils Heidemann, Dominik Slomma,
and Ivana Kruijff-Korbayová:
Lessons
from Robot-Assisted Disaster Response Deployments by the German
Rescue Robotics Center Task Force
Journal of Field Robotics (JFR), Wiley, published online December
2023.
[arXiv:2212.09354]
Simon Bultmann, Jan Quenzel, and Sven Behnke:
Real-Time
Multi-Modal Semantic Fusion on Unmanned Aerial Vehicles with Label
Propagation for Cross-Domain Adaptation
Robotics and Autonomous Systems, 159:104286, Elsevier, January 2023.
Im BMBF-geförderten Verbundprojekt Kompetenzzentrum:
Aufbau des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrums (A-DRZ) bearbeitet
die Arbeitsgruppe Autonome Intelligente Systeme der Universität Bonn
das Teilprojekt "Autonome Assistenzfunktionen für Flugroboter".
Ziel ist die Entwicklung von teilautonomen Flugrobotern für die
schnelle Lageerkundung in Bereichen, die für Menschen unzugänglich
oder gefährlich sind, wie beispielsweise nach einem Brand in einem
einsturzgefährdeten Gebäude. Flugroboterplattformen sollen mit
leistungsfähiger multimodaler Sensorik zur 3D-Umgebungserfassung und
starken Bordrechnern zur Sensordatenverarbeitung und
Navigationsplanung ausgestattet werden. Es sollen Methoden zur
Registrierung und Aggregation der Messungen von 3D-Laserscannern
weiter entwickelt und effizient implementiert werden. Auf der
Grundlage der so erzeugten egozentrischen und allozentrischen
3D-Umgebungsrepräsentationen sollen Methoden zur lokalen
Navigationsplanung und zur 3D-Trajektorienplanung in der
Einsatzumgebung weiter entwickelt und implementiert werden. Die
erzeugten Repräsentationen sollen bewegliche Objekte getrennt von der
statischen Umgebung modellieren. Durch Kategorisierung von Oberflächen
und Detektion anwendungsrelevanter Objekte sollen die 3D-Modelle mit
semantischen Aspekten angereichert werden. Die entwickelten Methoden
sollen auf mehreren Flugrobotern eines Herstellers in zwei
verschiedenen Größen integriert und mit übergeordneten
Softwarekomponenten verbunden werden, die einem oder mehreren
Operatoren die Missionskonfiguration, -überwachung und -kontrolle von
einem Leitstand aus erlauben. Das entwickelte Lageerkundungssystem
soll in praxisnahen Szenarien erprobt werden.
Daniel Schleich and Sven Behnke:
Predictive
Angular Potential Field-based Obstacle Avoidance for Dynamic UAV
Flights
In Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent
Robots and Systems (IROS), Kyoto, Japan, October 2022.
[Videos]
Sebastian Schräder, Daniel Schleich, and Sven Behnke:
Two-step Planning of Dynamic UAV Trajectories using Iterative
δ-Spaces
In Proceedings of 17th International Conference on Intelligent
Autonomous Systems (IAS), Zagreb, Croatia, June 2022.
Marius Beul, Max Schwarz, Jan Quenzel, Malte Splietker, Simon
Bultmann, Daniel Schleich, Andre Rochow, Dmytro Pavlichenko, Radu
Alexandru Rosu, Patrick Lowin, Bruno Scheider, Michael Schreiber, Finn
Süberkrüb, and Sven Behnke:
Target Chase, Wall Building, and Fire Fighting: Autonomous UAVs of
Team NimbRo at MBZIRC 2020
Field Robotics, vol. 2, pp. 807-842, May 2022.
Ivana Kruijff-Korbayova, Robert Grafe, Nils Heidemann, Alexander
Berrang, Cai Hussung, Christian Willms, Peter Fettke, Marius Beul, Jan
Quenzel, Daniel Schleich, Sven Behnke, Janis Tiemann, Johannes
Güldenring, Manuel Patchou, Christian Arendt, Christian Wietfeld,
Kevin Daun, Marius Schnaubelt, Oskar von Stryk, Alexander Lel,
Alexander Miller, Christof Roehrig, Thomas Straßmann, Thomas Barz,
Stefan Soltau, Felix Kremer, Stefan Rilling, Rohan Haseloff, Stefan
Grobelny, Artur Leinweber, Gerhard Senkowski, Marc Thurow, Dominik
Slomma, and Hartmut Surmann:
German
Rescue Robotics Center (DRZ): A Holistic Approach for Robotic
Systems Assisting in Emergency Response
In Proceedings of 2021 IEEE International Symposium on Safety,
Security, and Rescue Robotics (SSRR), New York, USA, October 2021.
Jan Quenzel and Sven Behnke:
Real-time Multi-Adaptive-Resolution-Surfel 6D LiDAR Odometry using
Continuous-time Trajectory Optimization
In Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent
Robots and Systems (IROS), Prague, Czech Republic, September 2021.
[Video] [Source]
Daniel Schleich, Marius Beul, Jan Quenzel, and Sven Behnke:
Autonomous
Flight in Unknown GNSS-denied Environments for Disaster
Examination
In Proceedings of International Conference on Unmanned Aircraft
Systems (ICUAS), Athens, Greece, June 2021.
[Videos]
Jan Quenzel, Malte Splietker, Dmytro Pavlichenko, Daniel Schleich,
Christian Lenz, Max Schwarz, Michael Schreiber, Marius Beul, and Sven
Behnke:
Autonomous
Fire Fighting with a UAV-UGV team at MBZIRC 2020
In Proceedings of International Conference on Unmanned Aircraft
Systems (ICUAS), Athens, Greece, June 2021.
[Videos]
Daniel Schleich and Sven Behnke:
Search-based
Planning of Dynamic MAV Trajectories Using Local Multiresolution
State Lattices
In Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and
Automation (ICRA), Xi'an, China, June 2021.
[Video]
Jens Behley, Martin Garbade, Andres Milioto, Jan Quenzel, Sven
Behnke, Jürgen Gall, and Cyrill Stachniss:
Towards
3D LiDAR-based Semantic Scene Understanding of 3D Point Cloud
Sequences – The SemanticKITTI Dataset
The International Journal of Robotics Research (IJRR), SAGE
Publications, April 2021.
Radu Alexandru Rosu and Sven Behnke:
EasyPBR:
A Lightweight Physically-Based Renderer
Accepted for 16th International Conference on Computer Graphics Theory
and Applications (GRAPP), February 2021.
[Video] [Source]
[Poster]
Marius Beul and Sven Behnke:
Trajectory
Generation with Fast Lidar-based 3D Collision Avoidance for Agile
MAVs
In Proceedings of IEEE International Symposium on Safety, Security,
and Rescue Robotics (SSRR), Abu Dhabi, UAE, November 2020.
[Videos]
Christian Lenz, Max Schwarz, Andre Rochow, Jan Razlaw, Arul Selvam
Periyasamy, Michael Schreiber, and Sven Behnke:
Autonomous
Wall Building with a UGV-UAV Team at MBZIRC 2020
In Proceedings of IEEE International Symposium on Safety, Security,
and Rescue Robotics (SSRR), Abu Dhabi, UAE, November 2020.
[Videos]
Marius Beul, Simon Bultmann, Andre Rochow, Radu Alexandru Rosu,
Daniel Schleich, Malte Splietker, and Sven Behnke:
Visually
Guided Balloon Popping with an Autonomous MAV at MBZIRC 2020
In Proceedings of IEEE International Symposium on Safety, Security,
and Rescue Robotics (SSRR), Abu Dhabi, UAE, November 2020.
Best Paper Award.
[Videos]
David Marcel Droeschel:
Efficient
Methods for Lidar-based Mapping and Localization
Dissertation, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät,
Universität Bonn, Oktober 2020.
Radu Alexandru Rosu, Peer Schütt, Jan Quenzel, and Sven Behnke:
LatticeNet:
Fast Point Cloud Segmentation Using Permutohedral Lattices
In Proceedings of Robotics: Science and Systems (RSS), Oregon, USA,
July 2020.
[Videos]
Jan Quenzel, Radu Alexandru Rosu, Thomas Läbe, Cyrill Stachniss, and
Sven Behnke:
Beyond Photometric
Consistency: Gradient-based Dissimilarity for Improving Visual
Odometry and Stereo Matching
In Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and
Automation (ICRA), Paris, France, May 2020.
[Videos]
Radu Alexandru Rosu, Jan Quenzel, and Sven Behnke:
Semi-Supervised Semantic
Mapping through Label Propagation with Semantic Texture Meshes
International Journal of Computer Vision (IJCV) 128(5):1220-1238,
Springer, May 2020.
Jan Quenzel, Matthias Nieuwenhuisen, David Droeschel, Marius Beul,
Sebastian Houben, and Sven Behnke:
Autonomous MAV-based Indoor Chimney Inspection with 3D Laser
Localization and Textured Surface Reconstruction
Journal of Intelligent & Robotic Systems (JINT) 93(1): 317-335,
Springer, February 2019.
[Video]
Nicola Krombach, David Droeschel, Sebastian Houben, and Sven Behnke:
Feature-based
Visual Odometry Prior for Real-time Semi-dense Stereo SLAM
Robotics and Autonomous Systems (RAS), Elsevier, available
online 2018.
Marius Beul, David Droeschel, Matthias Nieuwenhuisen, Jan Quenzel,
Sebastian Houben, and Sven Behnke:
Fast
Autonomous Flight in Warehouses for Inventory Applications
IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L), 2018.
[Video]
David Droeschel and Sven Behnke:
Efficient
Continuous-time SLAM for 3D Lidar-based Online Mapping
In Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and
Automation (ICRA), Brisbane, Australia, May 2018.
[Video]
Jan Quenzel, Radu Alexandru Rosu, Sebastian Houben, and Sven Behnke:
Online
Depth Calibration for RGB-D Cameras using Visual SLAM
In Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on
Intelligent Robots and Systems (IROS), Vancouver, Canada, September
2017.
[Video]
Marius Beul, Sebastian Houben, Matthias Nieuwenhuisen, and Sven
Behnke:
Fast
Autonomous Landing on a Moving Target at MBZIRC
In Proceedings of European Conference on Mobile Robotics (ECMR),
Paris, France, September 2017.
[Video]
Matthias Nieuwenhuisen, Marius Beul, Radu Alexandru Rosu, Jan
Quenzel, Dmytro Pavlichenko, Sebastian Houben, and Sven Behnke:
Collaborative Object Picking
and Delivery with a Team of Micro Aerial Vehicles at MBZIRC
In Proceedings of European Conference on Mobile Robotics (ECMR),
Paris, France, September 2017.
[Video]
Matthias Nieuwenhuisen, Jan Quenzel, Marius Beul, David Droeschel,
Sebastian Houben, and Sven Behnke:
ChimneySpector: Autonomous
MAV-based Indoor Chimney Inspection Employing 3D Laser
Localization and Textured Surface Reconstruction
In Proceedings of International Conference on Unmanned Aircraft
Systems (ICUAS), Miami, FL, USA, June 2017.
[Video]
Marius Beul and Sven Behnke:
Fast
Full State Trajectory Generation for Multirotors
In Proceedings of International Conference on Unmanned Aircraft
Systems (ICUAS), Miami, FL, USA, June 2017.
[Video]
Marius Beul, Nicola Krombach, Matthias Nieuwenhuisen, David
Droeschel, and Sven Behnke:
Autonomous
Navigation in a Warehouse with a Cognitive Micro Aerial Vehicle
In Robot Operating System (ROS), The Complete Reference (Volume 2),
pp. 487-524, Springer 2017.
Sebastian Houben, Jan Quenzel, Nicola Krombach, and Sven Behnke:
Efficient
Multi-camera Visual-Inertial SLAM for Micro Aerial Vehicles
In Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent
Robots and Systems (IROS), Deajeon, Korea, October 2016.
[Video] [YouTube]
Matthias Nieuwenhuisen and Sven Behnke:
Local
Multiresolution Trajectory Optimization for Micro Aerial Vehicles
Employing Continuous Curvature Transitions
In Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent
Robots and Systems (IROS), Deajeon, Korea, October 2016.
[Video] [YouTube]
Sebastian Houben, David Droeschel, and Sven Behnke:
Joint
3D Laser and Visual Fiducial based SLAM for a Micro Aerial Vehicle
In Proceedings of IEEE International Conference on Multisensor Fusion
and Integration for Intelligent Systems (MFI), Baden-Baden,
Germany, September 2016.
Nicola Krombach, David Droeschel, and Sven Behnke:
Combining
Feature-based and Direct Methods for Semi-dense Real-time Stereo
Visual Odometry
In Proceedings of 14th International Conference on Intelligent
Autonomous Systems (IAS), Shanghai, China, July 2016.
Best
Paper Award. [KITTY
video] [EuRoC video]
Marius Beul and Sven Behnke:
Analytical
Time-optimal Trajectory Generation and Control for Multirotors
In Proceedings of International Conference on Unmanned Aircraft
Systems (ICUAS), Arlington, VA, USA, June 2016.
[Video]
David Droeschel, Matthias Nieuwenhuisen, Marius Beul, Dirk Holz,
Jörg Stückler, and Sven Behnke:
Multi-Layered
Mapping and Navigation for Autonomous Micro Aerial Vehicles
Journal of Field Robotics, 33(4):451-475, Wiley, 2016.
Dirk Holz, Alexandru-Eugen Ichim, Federico Tombari, Radu B. Rusu,
and Sven Behnke:
Registration with the Point
Cloud Library - A Modular Framework for Aligning in 3-D
IEEE Robotics and Automation Magazine, 22(4):110-124, December 2015.
Matthias Nieuwenhuisen, David Droeschel, Marius Beul, and Sven
Behnke:
Autonomous
Navigation for Micro Aerial Vehicles in Complex GNSS-denied
Environments
Journal of Intelligent and Robotic Systems, Springer, available
online, 2015.
University of Bonn, Institute for Computer Science, Computer Science VI - Intelligent Systems and Robotics Imprint Data Privacy Statement ; Robotics
