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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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ISSN
2196-677X
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Gaze Control Strategy for Vision-Guided Humanoid Walking (Blickwinkelsteuerung für visuell geführtes humanoides Laufen)

Javier F. Seara / Günther Schmidt
Published Online: 2009-09-25 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.53.2.49.57314

Abstract

To increase the autonomy of a vision guided walking robot, perception must be controlled such that the humanoid is provided with sufficient information about its environment. This article outlines a modular task-specific and situation-dependent gaze control scheme which selects an optimal view direction allowing the goal-oriented acquisition of the relevant information. The basic idea of the approach rests upon maximization of the predicted visual information content of a view situation. For information management, a hybrid Extended Kalman Filter is proposed considering the peculiarities of legged locomotion. Specific view direction evaluation strategies for obstacle avoidance and self-localization tasks are formulated. For dealing with these conflicting objectives a decision strategy for situation-dependent view direction selection based on Utility Theory is presented. Several references to related published work on simulative validation and real-world experiments with different robot platforms are given. The results demonstrate the relevance and practicality of the proposed gaze control approach in the framework of a system for vision-guided humanoid walking.

Abstract

Die Erhöhung der navigatorischen Autonomie einer visuell geführten Laufmaschine setzt die kontrollierte Durchführung der dazu notwendigen Perzeption voraus. Dieser Artikel beschreibt eine intelligente Blickwinkelsteuerung, die die Blickrichtung des Perzeptionssystems so auswählt, dass eine Erfassung der für kollisionsfreies und zielgerichtetes Laufen relevanten Umgebungsinformation stets gewährleistet ist. Das grundsätzliche methodische Vorgehen besteht darin, den prädizierten visuellen Informationsgehalt eines Szenenbildes zu maximieren. Dabei stützt sich das Informations-Management auf ein hybrides Kalman Filter, das den Besonderheiten zweibeiniger Lokomotion Rechnung trägt. Zur Wahl der für Hindernisvermeidung oder Selbstlokalisierung günstigsten Blickrichtung werden spezifische Bewertungskriterien eingeführt. Schließlich wird zur simultanen Verfolgung beider Zielstellungen auf Grundlage der Utility Theory eine Entscheidungsstrategie eingeführt, die eine situationsabhängige Auswahl der Blickrichtung erlaubt. Die Relevanz und praktische Einsatzfähigkeit des Verfahrens im Rahmen eines Systems zur visuellen Führung einer humanoiden Laufmaschine wurden mittels Simulationsuntersuchungen und durch Experimente mit realen Laufmaschinen belegt. Entsprechende Veröffentlichungen werden im Artikel zitiert und referiert.

About the article

Published Online: 2009-09-25

Published in Print: 2005-02-01


Citation Information: at – Automatisierungstechnik/Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik, Volume 53, Issue 2/2005, Pages 49–58, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.53.2.49.57314.

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