Damit wir besser wissen, wo sich ein Roboter befindet: Universität Klagenfurt erhält Patent für modulare Sensorfusion-Technologie

Der Drohnenhub in Klagenfurt hat nun mit den Erfindern Christian Brommer und Stephan Weiss ein weiteres Patent erteilt bekommen. Die beiden forschen in der Gruppe „Control of Networked Systems (CNS)“, wie die Lokalisierung und Navigation von Robotern und kleinen Helikoptern verbessert werden kann.

„An kleinen Helikoptern, oder Drohnen, wie sie oft auch genannt werden, können wir verschiedene Sensoren installieren. Dazu gehören Kameras, Drucksensoren, Magnetometer, GPS-Sensoren und andere. Aus den gewonnenen Daten lässt sich genau berechnen, wo sich der Helikopter gerade in der Welt befindet“, erklärt Christian Brommer. Er hat gemeinsam mit dem Leiter des CNS-Teams und seinem Dissertationsbetreuer Stephan Weiss nun eine neue Technologie entwickelt, welche diese Lokalisierung mit mehreren Sensoren robust, effizient und modular durchführt.

Sensoren haben oft ihre eigene Kalibrierung, welche bei diesem Verfahren während der Laufzeit mit geschätzt werden. „Diese Information verbessert die Berechnung der Lokalisierung des Roboters “, so Brommer weiter. Das Problem dabei: Jeder Zustand, der dem System hinzugefügt wird, erweitert eine mathematische Matrix. Die Daten der verschiedenen Sensoren kommen in der Regel nicht immer gleichzeitig bei der Recheneinheit an. Dies verbraucht mit gängigen Methoden unnötige Rechenleistung. Die neue Technologie ermöglicht es nun, isolierte Segmente der Matrizen zu  verarbeiten, welche nur mit dem Sensor korrespondieren der in dem Moment Informationen liefert. Christian Brommer erläutert dazu: „Stellen wir uns vor, dass wir durch eine hohe Fülle von Daten normalerweise auch eine große Matrix brauchen. Dadurch wird die benötigte Rechenpower sehr schnell immer größer. Mit unserer Methode sparen wir diese Rechenleistung.“

An Bord von kleinen Robotern und Drohnen sind die Möglichkeiten für große Recheneinheiten limitiert. Umso wichtiger ist es hier, effizient zu agieren. Ein weiterer positiver Nebeneffekt der Technologie: Das System wird modular. Christian Brommer führt dazu aus: „Das Hauptsystem muss gar nicht wissen, welche Sensormodule es gibt, sondern es muss nur Datenelemente verarbeiten. Ist diese Funktion erstmal isoliert, kann man auch leichter Sensoren hinzufügen, austauschen oder wegnehmen.“ Die neue Lokalisierungstechnologie ist damit robust, redundant und in vielen Bereichen der Robotik anwendbar.

Das Patent wurde kürzlich vom Österreichischen Patentamt erteilt. Für Christian Brommer und Stephan Weiss, die vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA nach Klagenfurt wechselten, ist dies ein wichtiges Element, damit die Forschung auch gut definiert in die Praxis überführt werden kann. „Das soll nicht unser letztes Patent am Klagenfurter Drohnenhub sein und wir freuen uns über künftige Kooperationen mit der Industrie“, so Stephan Weiss, Professor für Regelung Vernetzter Systeme.  Stephan Weiss führt weiter aus: „Technologien wie diese finden nun schon bei einigen unserer industrienahen Forschungsprojekten Anwendung. Wir lokalisieren z.B. Reinigungsdrohnen für Schiffe oder erproben Marsdrohnen in der Wüste Israels. Wir können hier an der Universität Klagenfurt jungen, erfindungsreichen und motivierten Forscher*innen die optimalen Bedingungen bieten, um ihre Innovation von der Idee bis zur Patentierung und Anwendung zu unterstützen.“