Forschung

Forschungsinteressen

Im Bereich der Robotik:

  • Zustandsschätzung in verteilten Systemen (Beobachterentwurf)
  • Kooperative Regelungen
  • Multi-Agenten-Systeme
  • Synchronisierung und Consensus-Problem

Im Bereich der Informatik:

  • Softwareentwicklung: Qt-Programmierung, KDE-Entwicklung
  • OpenSource-Projekte: Kate (Text Editor)

Forschungsgebiet: Zustandsschätzung in verteilten Systemen

Formation mehrerer Agenten

Multi-Agenten-Systeme bestehen aus mehreren, kooperierenden Agenten. Diese Agenten sollen gemeinsam eine Aufgabe lösen. Einfache Aufgaben sind etwa Synchronisierung oder Formation; komplexere Aufgaben umfassen Rettungsmissionen oder die Überwachung eines Gebiets und können oftmals nicht von einem einzelnen Agenten gelöst werden.

Um eine effektive Lösungsstrategie dieser Aufgaben zu gewährleisten, müssen sich die Agenten koordinieren. Dazu werden die Zustände der Agenten benötigt. Ein Zustand kann beispielsweise die Position eines Agenten, Hindernisse in der Umgebung oder beliebige Information des zugrundeliegenden Systems beinhalten. Die Agenten können zudem unterschiedliche Dynamik aufweisen. Daher sind die Agenten heterogen im Zustand und in der Dynamik.

Messungen sind z.B. aufgrund von Unsicherheiten in der Sensorik oftmals fehlerbehaftet. Diese Unsicherheiten führen dazu, dass jeder Agent Filter anwenden muss, um eine möglichst gute Näherung bzw. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung seines wahren Zustands zu erhalten. Die Idee ist nun, zusätzliche Information der Zustände anderer Agenten in der Gruppe im Filteransatz zu berücksichtigen, um die Genauigkeit der Schätzung zu verbessern. Dies lässt sich mit dem Begriff der verteilten Zustandsschätzung beschreiben. In aktuellen Forschungsarbeiten werden oftmals ausschließlich synchrone Systeme betrachtet, d.h., alle Agenten können zu jeder Zeit ohne Verzögerung miteinander kommunizieren. Diese Annahmen treffen allerdings nur selten zu, da sich Verzögerungen in der Kommunikation oder Datenverlust nicht vermeiden lassen. Daher sind verteilte Systeme inhärent zeitvariant und asynchron.

Graphische Modelle wie etwa Dynamische Bayessche Netze (DBNs) bieten eine Möglichkeit zur Darstellung verteilter Systeme. Darstellungen dieser Art visualisieren Abhängigkeiten in Form von einem Graphen auf der Zeitachse. Jeder Knoten beschreibt einen Zustand oder eine Messung. Kanten zwischen Knoten stellen Abhängigkeiten dar. Informationsfluss zwischen Knoten verschiedener Agenten implizieren Kommunikation. Sind beispielsweise Knoten verschiedener Agenten, die den Zustand repräsentieren, verbunden, so ist die Dynamik dieser Agenten gekoppelt. D.h., der Zustand eines Agenten beeinflusst den Zustand eines anderen Agenten. Dieser Sachverhalt kann mit den aktuell gängigen Inferenz-Methoden nicht ausreichend dargestellt werden, sobald zeitliche Verschiebungen und unterschiedliche Zeitskalen berücksichtigt werden sollen.

Es ist daher naheliegend, für verteilte Systeme eine entsprechende mathematische Notation und Darstellung in Form von graphischen Modellen zu finden. Darüber hinaus muss analysiert werden, wo die Zustandsvektoren anderer Agenten berücksichtigt werden sollen, um die Güte der Schätzung zu maximieren. Dies führt dann zu der Herleitung von Filtern, die sich speziell für verteilte, asynchrone Systeme unter den genannten Bedingungen eignen.

Publikationen

Springe zu: 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009
Anzahl der Einträge: 14.

2014

Kahn, Svenja ; Haumann, Dominik ; Willert, Volker :
Hand-eye Calibration with a Depth Camera: 2D or 3D?
In: VISAPP . Proceedings of th 9th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Application Lissabon, Portugal
[Conference or workshop item], (2014)

2013

Wahrburg, Arne ; Haumann, Dominik ; Willert, Volker :
Minimum-Variance Fault Isolation Observers for Discrete-Time Linear Systems.
Proceedings of the 52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC)
[Conference or workshop item], (2013)

Haumann, Dominik ; Willert, Volker ; Listmann, Kim D. :
DisCoverage: From Coverage to Distributed Multi-Robot Exploration.
In: 4th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, 25.-26. Sep. , Koblenz, Germany. Proceedings of the 4th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems
[Conference or workshop item], (2013)

Haumann, Dominik ; Willert, Volker ; Listmann, Kim D. :
DisCoverage: Von Coverage zur Multi-Roboter-Exploration.
In: GMA Fachausschuss 1.40 "Theoretische Verfahren der Regelungstechnik", 16.-18. Sep. 2013, Salzburg, Österreich.
[Conference or workshop item], (2013)

Willert, Volker ; Gering, Stefan ; Haumann, Dominik :
Bayes'sche Consensus-Regelung in dezentralen vernetzten Systemen.
In: at - Automatisierungstechnik pp. 583-595. ISSN 0178-2312
[Article], (2013)

2012

Willert, Volker ; Haumann, Dominik ; Hartkopf, Stephan :
Technische Universität Darmstadt
Erfindung betreffend die Hand-Auge-Kalibrierung von Kameras, insbesondere Tiefenbildkameras.
12190676.2 - 2220.
[Patent], (2012)

Haumann, Dominik ; Löffler, Maximilian ; Willert, Volker :
Distributed Kalman Filtering for Noisy Consensus Networks with Time Delays.
In: IEEE 9th International Conference on Mobile Ad hoc and Sensor Systems (MASS), 08.-11. Oct 2012, Las Vegas, Nevada, USA. Proc. of the IEEE 9th International Conference on Mobile Ad hoc and Sensor Systems (MASS)
[Conference or workshop item], (2012)

Euler, Juliane ; Horn, Andreas ; Haumann, Dominik ; Adamy, Jürgen ; Stryk, Oskar von :
Cooperative n-boundary tracking in large scale environments.
[Online-Edition: http:\\ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6...]
In: MASS 2012, 8-11 October 2012, Las Vegas, Nevada, USA. MASS 2012, the 9th IEEE International Conference on Mobile Ad hoc and Sensor Systems Piscataway, NJ, USA
[Conference or workshop item], (2012)

Haumann, Dominik ; Willert, Volker ; Wahrburg, Arne :
Kalman Filtering in Mobile Consensus Networks.
In: IEEE Multi-Conference on Systems and Control, 03.-05. Okt. 2012, Dubrovnik, Kroatien. IEEE International Symposium on Intelligent Control (ISIC)
[Conference or workshop item], (2012)

2011

Haumann, Dominik ; Breitenmoser, Andreas ; Willert, Volker ; Listmann, Kim D. ; Siegwart, Roland :
DisCoverage for non-convex environments with arbitrary obstacles.
In: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Shanghai, China.
[Conference or workshop item], (2011)

2010

Sachidananda, Vinay ; Costantini, Diego ; Reinl, Christian ; Haumann, Dominik ; Petersen, Karen ; Mogre, Parag ; Khelil, Abdelmajid :
Simulation and Evaluation of Mixed-Mode Environments: Towards Higher Quality of Simulations.
In: Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2010), Darmstadt, Germany.
[Conference or workshop item], (2010)

Frank, Sebastian ; Listmann, Kim D. ; Haumann, Dominik ; Willert, Volker :
Performance Analysis for Multi-Robot Exploration Strategies.
In: Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2010), Darmstadt, Germany.
[Conference or workshop item], (2010)

Haumann, Dominik ; Listmann, Kim D. ; Willert, Volker :
DisCoverage: A new Paradigm for Multi-Robot Exploration.
Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation Anchorage, USA
[Conference or workshop item], (2010)

2009

Haumann, Dominik ; Listmann, Kim D. ; Adamy, Jürgen :
DisCoverage: A Distributed Optimization Approach for Multi-Robot Exploration of Convex Regions.
In: Workshop on Network Induced Constraints in Control (NE(S|T)COC) Stuttgart
[Conference or workshop item], (2009)

This list was generated on Thu Apr 17 14:39:37 2014 CEST.

Sonstiges

Vorträge

  • DisCoverage for Non-Convex Environments with Arbitrary Obstacles, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Shanghai, China, May 2011
  • Zustandsschätzung in verteilten Systemen, Regelungstheorie & Robotik (RTR), TU Darmstadt, July 2010
  • DisCoverage: A New Paradigm for Multi-Robot Exploration, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Anchorage, Alaska, May 2010
  • State Estimation in Distributed Systems, Research Training Group (GRK1362), February 2010
  • DisCoverage: A New Paradigm for Multi-Robot Exploration, Dagstuhl, Germany, 2010

Chair

  • Chair: “Path Planning for Multiple Robots I”, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Shanghai, China, May 2011

Reviewer

  • CDC: IEEE International Conference on Decision and Control, 2011
  • IROS: IEEE/RSJ International Confrence on Intelligent Robots and Systems, San Francisco, California
  • at – Automatisierungstechnik, 2010
  • ICAR: International Conference on Advanced Robotics, 2011

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