Implementierung eines SLAM-Verfahrens zur Aufnahme untertägiger Hohlraumgeometrien

Abstract

Der neue Roboter des Instituts für Markscheidewesen und Angewandte Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg (TU BAF) wurde im Rahmen einer Diplomarbeit auf seine Einsatzmöglichkeit als Messroboter hin getestet. In ferner Zukunft soll dieser Roboter in untertägigen Umgebungen eingesetzt werden, um Messungen mit Unterstützung oder anstelle eines Menschen durchzuführen. Eine der Anwendungen besteht in der Vermessung der Geometrie von untertägigen Hohlräumen. Vor etwa 20 Jahren wurden SLAM-Systeme für die Roboternavigation in Ermangelung von GNSS eingeführt. Obwohl diese sich theoretisch für einen Einsatz unter Tage eignen, ist die Forschung zu diesem Thema noch kaum vorhanden – vor allem im Hinblick auf die erreichbaren Genauigkeiten. Nach einem Abriss der theoretischen Grundlagen und des prinzipiellen Aufbaus des Robotersystems wird die Methodik vorgestellt, nach der die Genauigkeitsuntersuchungen stattfanden. Es wird daraufhin gezeigt, dass die erhaltenen Messungen innerhalb der erwarteten Genauigkeit eines robotergesteuerten SLAM-Systems liegen. Es ist geplant, diese Erkenntnisse weiterhin in einem Grubenbau anzuwenden. In der Zukunft könnten SLAM-Systeme autonom untertägige Hohlräume aufnehmen.

The new robot of the Institute for Mine Surveying and Applied Geodesy of TUBAF was tested for its application as a measuring robot within the scope of a diploma thesis. In the distant future, this robot will be used in underground environments to perform measurements with the assistance of or instead of a human. One of the applications is to measure the geometry of underground cavities. About 20 years ago, SLAM systems were introduced for robotic navigation in the absence of GNSS. Although theoretically suitable for underground use, research on this topic is still scarce - especially with respect to the accuracies that can be achieved. After an outline of the theoretical principles and the basic design of the robotic system, the methodology by which the accuracy investigations were carried out is presented. It is then shown that the measurements obtained are within the expected accuracy of a robotic SLAM system. It is planned to further apply these findings in a mine workings. In the future, SLAM systems could autonomously measure underground cavities.