Im BMBF-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.
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.
Hartmut Surmann, Ivana Kruijff-Korbayova, Kevin Daun, Marius
Schnaubelt, Oskar von Stryk, Manuel Patchou, Stefan Boecker, Christian
Wietfeld, Jan Quenzel, Daniel Schleich, Sven Behnke, Robert Grafe, Nils
Heidemann, Dominik Slomma:
Lessons from Robot-Assisted Disaster Response Deployments by the German Rescue Robotics Center Task Force
Technical Report, German Rescue Robotic Center,
arXiv:2212.09354,
December 2022.
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, Elsevier, available online 2022.
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, Departments: I, II, III, IV, V, VI Impress Data Privacy Statement ; Robotics