Ernst Dickmanns - Ernst Dickmanns

Ernst Dickmanns
Nascer	( 1936-01-04 )4 de janeiro de 1936 (85 anos) Niederkassel , Alemanha
Nacionalidade	alemão
Alma mater	RWTH Aachen University
Conhecido por	Carro autônomo
Carreira científica
Campos	Robótica e Inteligência Artificial
Instituições	Marshall Space Flight Center , Bundeswehr University Munich

Ernst Dieter Dickmanns é um pioneiro alemão da visão dinâmica por computador e de carros sem motorista . Dickmanns foi professor na Bundeswehr University Munich (1975–2001) e professor visitante no Caltech e no MIT, ministrando cursos sobre "visão dinâmica".

Biografia

Dickmanns nasceu em 1936. Ele estudou aeroespacial e aeronáutica na RWTH Aachen (1956–1961) e engenharia de controle na Universidade de Princeton (1964/65); de 1961 a 1975 ele foi associado com o German Aero-Space Research Establishment (agora DLR ) Oberpfaffenhofen , trabalhando nas áreas de dinâmica de vôo e otimização de trajetória . Em 1971/72, ele fez pós-doutorado na associação de pesquisa com a NASA - Marshall Space Flight Center , Huntsville (reentrada no orbitador). De 1975 a 2001, ele trabalhou na UniBw Munich, onde iniciou o 'Institut fuer Flugmechanik und Systemdynamik' (IFS), o Institut fuer die 'Technik Autonomer Systeme' (TAS) e as atividades de pesquisa em visão de máquina para orientação de veículos.

Trabalho pioneiro em direção autônoma

No início dos anos 1980, sua equipe equipou uma van Mercedes-Benz com câmeras e outros sensores. A van de 5 toneladas foi reprojetada para que fosse possível controlar o volante , o acelerador e os freios por meio de comandos de computador baseados na avaliação em tempo real de sequências de imagens. Um software foi escrito para traduzir os dados sensoriais em comandos de direção apropriados. Por razões de segurança, os experimentos iniciais na Baviera aconteceram em ruas sem tráfego . Em 1986, o Robot Car "VaMoRs" conseguiu dirigir sozinho e em 1987 era capaz de dirigir-se a velocidades de até 96 quilômetros por hora (60 mph).

Um dos maiores desafios da direção autônoma em alta velocidade surge através das rápidas mudanças visuais das cenas das ruas. Naquela época, os computadores eram muito mais lentos do que hoje (~ 1% de 1%); portanto, estratégias sofisticadas de visão computacional eram necessárias para reagir em tempo real. A equipe de Dickmanns resolveu o problema por meio de uma abordagem inovadora à visão dinâmica . Modelos espatiotemporais foram usados ​​desde o início, apelidados de 'abordagem 4-D', que não precisava armazenar imagens anteriores, mas mesmo assim era capaz de produzir estimativas de todos os componentes 3-D de posição e velocidade. O controle de atenção, incluindo movimentos sacádicos artificiais da plataforma que transporta as câmeras, permitiu que o sistema concentrasse sua atenção nos detalhes mais relevantes da entrada visual. Os filtros Kalman foram estendidos para imagens em perspectiva e foram usados ​​para alcançar uma direção autônoma robusta, mesmo na presença de ruído e incerteza . O feedback dos erros de predição permitiu contornar a inversão (mal condicionada) da projeção em perspectiva por ajustes de parâmetros de mínimos quadrados.

Quando em 1986/87 o EUREKA -projeto 'programa para um tráfego europeu de maior eficiência e segurança sem precedentes' ( PROMETHEUS ) foi iniciado pela indústria automobilística europeia (financiamento na faixa de várias centenas de milhões de euros), o inicialmente planejado autônomo lateral a orientação por cabos enterrados foi abandonada e substituída pela abordagem de visão de máquina muito mais flexível proposta por Dickmanns, e parcialmente encorajada por seus sucessos. A maioria das principais montadoras de automóveis participou; o mesmo fez Dickmanns e sua equipe em cooperação com a Daimler-Benz AG. Progresso substancial foi feito nos 7 anos seguintes. Em particular, os carros-robôs de Dickmanns aprenderam a dirigir no trânsito sob várias condições. Um motorista humano que acompanhava com um "botão vermelho" garantiu que o veículo robô não saísse do controle e se tornasse um perigo para o público. Desde 1992, dirigir no trânsito público era o padrão como etapa final nos testes do mundo real. Várias dezenas de transputadores , uma raça especial de computadores paralelos , foram usados ​​para lidar com as enormes demandas computacionais (pelos padrões da década de 1990).

Dois pontos culminantes foram alcançados em 1994/95, quando a Mercedes-Benz Classe S autônoma reprojetada de Dickmanns realizou demonstrações internacionais. A primeira foi a apresentação final do projeto PROMETHEUS em outubro de 1994 na Autoroute 1 perto do aeroporto Charles-de-Gaulle em Paris. Com os hóspedes a bordo, os veículos gêmeos da Daimler-Benz (VITA-2) e UniBwM ( VaMP ) dirigiram mais de 1.000 quilômetros (620 mi) na rodovia de três pistas em tráfego pesado padrão a velocidades de até 130 quilômetros por hora ( 81 mph). Foi demonstrada a condução em faixas livres, a condução em comboio com manutenção da distância dependendo da velocidade e as mudanças de faixa à esquerda e à direita com ultrapassagem autónoma; o último exigia interpretar a cena da estrada também no hemisfério traseiro. Duas câmeras com diferentes distâncias focais para cada hemisfério foram usadas em paralelo para esse fim.

O segundo ponto culminante foi uma viagem de 1.758 quilômetros (1.092 milhas) no outono de 1995 de Munique, na Baviera, a Odense, na Dinamarca, para uma reunião de projeto e de volta. Tanto a orientação longitudinal quanto a lateral foram realizadas de forma autônoma pela visão. Em rodovias, o robô atingiu velocidades superiores a 175 quilômetros por hora (109 mph) (não há limite de velocidade geral na Autobahn ). Publicações do grupo de pesquisa de Dickmann indicam uma distância média dirigida autonomamente sem redefinições de ~ 9 quilômetros (5,6 mi); o trecho mais longo dirigido de forma autônoma atingiu 158 quilômetros (98 milhas). Mais da metade das reinicializações necessárias foram realizadas de forma autônoma (sem intervenção humana). Isso é particularmente impressionante considerando que o sistema usava câmeras de vídeo em preto e branco e não modelava situações como locais de construção de estradas com marcações de faixa amarela; mudanças de faixa em mais de 140 quilômetros por hora (87 mph) e outro tráfego com velocidade relativa de mais de 40 quilômetros por hora (25 mph) foram controlados. No total, foi alcançado 95% de direção autônoma (por distância).

Nos anos de 1994 a 2004, os antigos 'VaMoRs' de van de 5 toneladas foram usados ​​para desenvolver as capacidades necessárias para a condução em redes de estradas secundárias (também não pavimentadas) e para a condução em todo o país, incluindo evitar obstáculos negativos como valas. Virar em encruzilhadas de largura e ângulos de interseção desconhecidos exigiu um grande esforço, mas foi alcançado com a "Visão sacádica multifocal baseada na expectativa" (visão EMS). Esta visão do tipo vertebrado usa recursos de animação com base no conhecimento sobre classes de assuntos (incluindo o próprio veículo autônomo) e seu comportamento potencial em determinadas situações. Este rico fundo é usado para controlar o olhar e a atenção, bem como para a locomoção.

Além da orientação de veículos terrestres, também foram investigadas as aplicações da abordagem 4-D para a visão dinâmica de veículos aéreos não tripulados (aeronaves convencionais e helicópteros). Aproximações e pousos visuais autônomos foram demonstrados em simulações de hardware-in-the-loop com fusão de dados visuais / inerciais. Aproximações de pouso visual autônomo no mundo real até pouco antes do toque foram realizadas em 1992 com a aeronave de hélice dupla Dornier 128 da Universidade de Brunswick no aeroporto de lá.

Outro sucesso dessa tecnologia de visão de máquina foi o primeiro experimento de agarramento controlado visualmente de um objeto flutuando livremente sem gravidade a bordo da missão Space Shuttle Columbia D2 em 1993 como parte do experimento 'Rotex' de DLR.

Veja também

• Carro sem motorista

Referências

links externos

• Numerosos artigos de pesquisa de Ernst Dickmanns (Google Scholar)
• Visão Dinâmica de Ernst D. Dickmanns