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In this paper, we present XPERSim, a 3D simulator built on top of open source components that enables users to quickly and easily construct an accurate and photo-realistic simulation for robots of arbitrary morphology and their environments. While many existing robot simulators provide a good dynamics simulation, they often lack the high quality visualization that is now possible with general-purpose hardware. XPERSim achieves such visualization by using the Object-Oriented Graphics Rendering Engine 3D (Ogre) engine to render the simulation whose dynamics are calculated using the Open Dynamics Engine (ODE). Through XPERSim’s integration into a component-based software integration framework used for robotic learning by experimentation, XPERSIF, and the use of the scene-oriented nature of the Ogre engine, the simulation is distributed to numerous users that include researchers and robotic components, thus enabling simultaneous, quasi-realtime observation of the multiple-camera simulations.
XPERSIF: a software integration framework & architecture for robotic learning by experimentation
(2008)
The integration of independently-developed applications into an efficient system, particularly in a distributed setting, is the core issue addressed in this work. Cooperation between researchers across various field boundaries in order to solve complex problems has become commonplace. Due to the multidisciplinary nature of such efforts, individual applications are developed independent of the integration process. The integration of individual applications into a fully-functioning architecture is a complex and multifaceted task. This thesis extends a component-based architecture, previously developed by the authors, to allow the integration of various software applications which are deployed in a distributed setting. The test bed for the framework is the EU project XPERO, the goal of which is robot learning by experimentation. The task at hand is the integration of the required applications, such as planning of experiments, perception of parametrized features, robot motion control and knowledge-based learning, into a coherent cognitive architecture. This allows a mobile robot to use the methods involved in experimentation in order to learn about its environment. To meet the challenge of developing this architecture within a distributed, heterogeneous environment, the authors specified, defined, developed, implemented and tested a component-based architecture called XPERSIF. The architecture comprises loosely-coupled, autonomous components that offer services through their well-defined interfaces and form a service-oriented architecture. The Ice middleware is used in the communication layer. Its deployment facilitates the necessary refactoring of concepts. One fully specified and detailed use case is the successful integration of the XPERSim simulator which constitutes one of the kernel components of XPERO.The results of this work demonstrate that the proposed architecture is robust and flexible, and can be successfully scaled to allow the complete integration of the necessary applications, thus enabling robot learning by experimentation. The design supports composability, thus allowing components to be grouped together in order to provide an aggregate service. Distributed simulation enabled real time tele-observation of the simulated experiment. Results show that incorporating the XPERSim simulator has substantially enhanced the speed of research and the information flow within the cognitive learning loop.
In der Forschung und Entwicklung finden komplexe Prozesse zur Datenerzeugung, -verarbeitung, -analyse und -visualisierung statt. Oftmals sind an diesen Prozessen Partner aus verschiedenen Einrichtungen beteiligt. Um ihr gemeinsames Ziel zu erreichen, stellen sich die Partner gegenseitig Ressourcen, Daten und Applikationen zur Verfügung. Eine Plattform, die diese Form der Zusammenarbeit erleichtert, wird in der Einrichtung für Simulations- und Softwaretechnik (SISTEC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mitentwickelt. Die komplexen Prozesse erfordern aber nicht nur, dass Ressourcen, Daten und Applikationen zur Verfügung stehen, sondern auch, dass diese sinnvoll miteinander verknüpft werden können. Die Verknüpfung mehrerer Applikationen zu einer neuen Applikation, sowie deren Ausführung mit bestimmten Eingabedaten kann durch ein Workflowsystem für die Anwender stark vereinfacht werden. Im Rahmen dieser Master-Thesis wird die erwähnte Plattform um ein solches Workflowsystem erweitert.
Vorrichtung zur Authentifikation einer Person anhand mindestens eines biometrischen Parameters
(2008)
Die Vorrichtung zur Authentifikation einer Person anhand mindestens eines biometrischen Parameters, insbesondere anhand eines Fingerabdrucks, ist versehen mit einem Biometrie-Detektor (20) zur Detektion eines biometrischen Parameters, einem Haut-Detektor (24) zur berührungslosen Erkennung lebender menschlicher Haut innerhalb eines Erfassungsbereichs. Der Haut-Detektor (24) weist mindestens eine Gruppe aus mindestens einer Strahlungseinheit (26, 28) und mindestens einer Empfangseinheit (30) auf. Die mindestens eine Strahlungseinheit (26, 28) gibt in Richtung auf den Erfassungsbereich Strahlung bei mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 1500 nm ab, wobei mindestens eine der Wellenlängen (26, 28) im Wellenlängenbereich von 900 nm bis 1500 nm liegt und die mindestens eine Empfangseinheit (30) aus dem Erfassungsbereich reflektierte Strahlung empfängt. Ferner ist die Vorrichtung versehen mit einer mit dem Biometer-Detektor (20) und dem Haut-Detektor (24) verbundenen Signalauswerteeinheit (22) zur Auswertung der Intensität der von der Empfangseinheit (30) empfangenen reflektierten Strahlungen der Strahlungseinheit (26, 28). In der Signalauswerteeinheit (22) ist anhand der Intensitäten der von der Empfangseinheit (30) empfangenen reflektierten Strahlungen der Strahlungseinheit (26, 28) bei den zwei unterschiedlichen Wellenlängen ermittelbar, ob der Haut-Detektor lebende menschliche Haut erkennt.
In dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Aspekte zum gemeinsamen Arbeiten in gemeinsam genutzten virtuellen Umgebungen behandelt. Zum einen wurden verschiedene Verfahren vorgestellt, die eine gleichzeitige Betrachtung zweier unterschiedlicher Ansichten auf einer Projektionsfläche ermöglichen (Switchen, Picture in Picture und Splitscreen). Der Schwerpunkt bei diesem Teil der Arbeit lag bei dem Splitscreen, da er zwei gleichwertige verzerrungsfreie Bilder beider Ansichten erzeugt. Um die korrekte Perspektive zu erhalten, wird der Sichtkegel der Betrachter vertikal in der Mitte geteilt. Dadurch kann ein betrachtetes Objekt am Bildrand abgeschnitten werden, weshalb die Kamera der Betrachter neu auf dieses Objekt ausgerichtet werden muss. Hierdurch können unterschiedliche Transformationen für beide Anwender erfolgen, wodurch das kollaborative Arbeiten gestört wird. Der zweite Aspekt dieser Arbeit beschäftigte sich mit einem Kollisionsproblem, welches auftreten kann, wenn mehrereBenutzer gemeinsam einen schmalen Durchgang passieren. Die Darstellung der virtuellen Umgebung erfolgt im TwoView. Hier steht den Benutzern eine frei begehbare Fläche zur Verfügung, auf der ihre realen Positionen erfasst und in die virtuelle Umgebung übertragen werden. Das Beschreiten der virtuellen Umgebung erfolgt anhand von Wegen, deren Ablaufgeschwindigkeit von einem Benutzer gesteuert werden kann. Stehen die Personen zu weit auseinander, um durch einen Durchgang zu passen, muss mindestens einer durch eine Wand laufen. Um dieses Problem zu beheben, wurde eine Pfadkorrektur implementiert, die entweder die Betrachter auf einem sicheren Weg durch diesen Durchgang leitet oder den begangenen Weg anhält. Da sowohl bei der Darstellung zweier Ansichten als auch bei der Pfadkorrektur der gemeinsame Raum beeinträchtigt werden kann, wurde zuletzt ein empirischer Test zur Bewertung dieses Effekts durchgeführt.
Currently, there is a global problem of an increasing need of energy. There will be less fossil fuel, which will be more expensive in the future. The regenerative energies are becoming more and more important. The subject deals the problem of economical feasibility of geothermal energy systems. Its goal is to analyze necesary conditions and aspects of realizing geothermal energy systems in comparison to and competition with traditional energy sources. The geothermal energy recovery is economically advantageous if the investment costs, esp. the drilling costs, could be reduced significantly. It only seems possible to open up a big opportunity for realizing geothermal energy systems by using a rock melt drilling technology, to reduce the investment costs significantly.