Masterarbeit - Lokalisierung mobiler Roboter auf Freiflächen mittels ferner visueller Features

Ausschreibung für die Fachrichtungen wie z. B.: Elektrotechnik, Informatik, Regelungstechnik oder vergleichbare.

In der Forschungsgruppe "Navigation mobiler Roboter" entwickeln wir autonome Outdoor-Roboter, die weite Geländeflächen eigenständig durchqueren, etwa kettenbasierte Plattformen für Anwendungen wie Exploration sowie Land- und Forstwirtschaft. Der Schwerpunkt der Forschungsgruppe liegt auf der Entwicklung eines Autonomie-Stacks für solche Systeme, sowie die Roboter selbst.

Outdoor-Roboter auf großen Freiflächen (wie auf Flughäfen, landwirtschaftlichen Arealen oder entlegene Küstenbereiche) stoßen an eine strukturelle Grenze: LiDAR-basierte Lokalisierung degeneriert in offenen Bereichen, da geometrische Features fehlen. GNSS/RTK ist nicht überall verfügbar oder zuverlässig. Die Mission muss dann unterbrochen werden oder läuft nur mit unkontrolliert wachsendem Drift weiter.

Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung und Evaluation eines Bridging-Lokalisierungsverfahrens, das die Roboter-Mission auch in LiDAR-degenerierten Bereichen fortsetzen kann. Der Ansatz kombiniert mehrere Informationsquellen:

• Ferne oder am Horizont sichtbare visuelle Features, die evtl. in der Anfangsphase der Mission, bei zuverlässiger LiDAR-Lokalisierung, automatisch erfasst und referenziert wurden
• Ggf. semantische Bildmerkmale aus Foundation-Models für die robuste (kontextabhängige) Wiedererkennung dieser visuellen Features
• Interozeptive Sensoren des Roboters: IMU, Odometrie / Encoder
• Geplante Bewegungsmuster des Roboters als Trajektorien-Prior

Hier sorgen Sie für Veränderung

IIm Rahmen der Arbeit sind insbesondere folgende Aspekte zu bearbeiten:

• Aufarbeitung des Stands der Technik zu Lokalisierung in feature-armen Außenumgebungen (insb. Visual-SLAM) sowie Methoden zur Place Recognition, z. B. mittels Foundation-Models und Vision-Language-Models
• Auswahl und Bewertung geeigneter Algorithmen hinsichtlich Robustheit, Latenz und Einsetzbarkeit auf dem Roboter
• Konzeption einer Systemarchitektur, die das Bridging-Konzept in den Lokalisierungs-Stack einbettet, einschließlich Detektion der LiDAR-Degeneration und Modus-Übergängen
• Entwurf und prototypische Implementierung der Erfassung ferner visueller Features während der Phasen zuverlässiger Lokalisierung
• Experimentelle Validierung in Simulation oder auf realem Roboter

Hiermit bringen Sie sich ein

• Gültige Immatrikulation an einer deutschen Hochschule oder Universität
• Kenntnisse in C++/Python
• Erfahrung mit ROS, Bildverarbeitung, pointcloud-processing oder machine learning von Vorteil
• Analytisches Denken und Erfahrung in der Algorithmenentwicklung
• Begeisterung für mobile Robotik
• Sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

Was wir für Sie bereithalten

• Spitzentechnologie im Bereich der mobilen Outdoor-Robotik
• Praktische Arbeit mit unseren Robotern in unseren eigenen Testumgebungen in Stuttgart
• Übernahme von Verantwortung und Freiheit zur Umsetzung eigener Ideen
• Zusammenarbeit mit den besten Studierenden aus ihrem jeweiligen Fachgebiet

Die Vergütung erfolgt je nach Qualifikation.

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Unsere Aufgaben sind vielfältig und anpassbar – für Bewerber*innen mit Behinderung finden wir gemeinsam Lösungen, die ihre Fähigkeiten optimal fördern.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Bereit für Veränderung? Dann bewerben Sie sich jetzt, und machen Sie einen Unterschied! Nach Eingang Ihrer Online-Bewerbung erhalten Sie eine automatische Empfangsbestätigung. Dann melden wir uns schnellstmöglich und sagen Ihnen, wie es weitergeht.

Frau Jennifer Leppich

Recruiting

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Kennziffer: 85136