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Wie man einem kleinen Roboter verschiedene Funktionen in der Gartenarbeit beibringen kann, das lernten Studierende des Fachbereichs Maschinenbau und Mechatronik im vergangenen Semester. Um ihr im Modul Robotik 2 erlangtes Wissen praktisch auf die Probe zu stellen, mussten die Studierende kleine mobile Systeme so programmieren, dass diese eine unbekannte Fläche autonom bearbeiten können. Programmiert werden die Roboter mit Hilfe des Robot Operating System (ROS), mit dem die Studierenden sich eingehend beschäftigten. Das Projekt wurde von dem Lehrbeauftragten des Moduls, Patrick Cönen und Patrick Wiesen, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mobile Autonome Systeme und Kognitive Robotik (MASKOR), betreut.

Damit er seinen Arbeiten auf der simulierten Grünfläche nachgehen kann, muss der kleine Gartenhelfer in der Lage sein, seine eigene Position zu ermitteln. Als Hilfestellung zur Orientierung dürfen dabei sogenannte „April Tags“ als Positionsmarker aufgestellt werden. Die schwarz-weißen Muster der Marker können auf kurzen Distanzen von der Kamera des Roboters erkannt werden. Unterschiedlich farbig markierte Zonen auf dem Boden zeigen dem Roboter an, wie er eine Fläche zu bearbeiten hat. Der Roboter fährt so zunächst die Außenkontur einer Zone ab, um die Fläche vollständig zu erfassen. Danach wird anhand der Farbe entschieden, ob der Roboter die Fläche mäanderförmig (blau) oder in einer Spirale (orange) abfahren soll.

„Gerade solche Projekte machen den Studierenden besonders Spaß. Die meisten merken dann, dass sich das theoretisch Gelernte direkt praktisch umsetzen lässt“, erklärt Patrick Wiesen. „Auch finde ich es faszinierend, wie schnell sich die Arbeit mit ROS weiterentwickelt. Vor ein paar Jahren wäre es noch sehr komplex gewesen, solche Dinge wie Gestensteuerung bei der Programmierung der Roboter mit einzubeziehen. Jetzt machen wir das als Teil der Projektarbeit im Modul.“

Um die Aufgaben vorzubereiten, wurde den Studierenden während des Semesters eine realitätsnahe Simulationsumgebung der Grünfläche mit April-Tags, Brücke und Zonen zur Verfügung gestellt. Dort hatten Sie einige Wochen Zeit, um die Ergebnisse aus den zuvor erstellten digitalen Simulationen in die Realität zu überführen. Das Fazit des Projektleiters: „Die Aufgabe wurde von allen Teilnehmer:innen mehr als zufriedenstellend gelöst.“