Constraint Based World Modeling for Multi Agent Systems in Dynamic Environments

Abstract

Mobile autonomous robotics is a very young and complex field of research. Only in recent decades have robots become able to explore, to move, navigate and to interact with their environment.Since the world is uncertain and since robots can only gain partial information about it, probabilistic navigation algorithms have become very popular whenever a robot has to localize itself or surrounding objects. Furthermore, cooperative exploration and localization approaches have become very relevant lately, as robots begin to act not just alone but in groups. Within this thesis a new approach using the concept of spatial percept-relations for cooperative environment modeling is presented and evaluated. As a second contribution, constraint based localization techniques will be introduced for having a robot or a group of robots efficiently localized and to model their environment.v Zusammenfassung Die mobile Robotik stellt ein sehr junges und komplexes Forschungsfelder unserer Zeit dar. Innerhalb der letzten Jahrzehnte wurde es Robotern möglich, sich innerhalb ihrer Umgebung zu bewegen, zu navigieren und mit ihrer Umwelt zu interagieren.Aufgrund der Tatsache, dass die Welt von Unsicherheit geprägt ist und ein Roboter immer nur partielle Information über sie erhalten kann, wurden probabilistische Navigationsverfahren entwickelt, mit denen sich Roboter lokalisieren und Objekte ihrer Umgebung modellieren können. Weiterhin wurden in letzter Zeit Verfahren untersucht, die die kooperative Exploration der Umgebung durch eine Gruppe von Robotern zum Ziel haben. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Konzept, welches sich Perzeptrelationen für die kooperative Umweltmodellierung zu Nutze macht, vorgestellt und evaluiert. Einen zweiten Beitrag der Arbeit stellen constraintbasierte Lokalisierungstechniken dar, die es einem oder mehreren Robotern auf effiziente Art und Weise ermöglichen, sich zu lokalisieren und ihre Umwelt zu modellieren.vii