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Virtuelle Umgebungen
(2000)
The development of mobile robotic systems is a demanding task regarding its complexity, required resources and skills in multiple fields such as software development, artificial intelligence, mechanical design, electrical engineering, signal processing, sensor technology or control theory. This holds true particularly for soccer playing robots, where additional aspects like high dynamics, cooperation and high physical stress have to be dealt with. In robot competitions such as RoboCup, additional skills in the domains of team, project and knowledge management are of importance.
A Bicycle Simulator Based on a Motion Platform in a Virtual Reality Environment - FIVIS Project
(2007)
Domestic Robotics
(2008)
In Artificial Intelligence, numerous learning paradigms have been developed over the past decades. In most cases of embodied and situated agents, the learning goal for the artificial agent is to „map“ or classify the environment and the objects therein [1, 2], in order to improve navigation or the execution of some other domain-specific task. Dynamic environments and changing tasks still pose a major challenge for robotic learning in real-world domains. In order to intelligently adapt its task strategies, the agent needs cognitive abilities to more deeply understand its environment and the effects of its actions. In order to approach this challenge within an open-ended learning loop, the XPERO project (http://www.xpero.org) explores the paradigm of Learning by Experimentation to increase the robot's conceptual world knowledge autonomously. In this setting, tasks which are selected by an actionselection mechanism are interrupted by a learning loop in those cases where the robot identifies learning as necessary for solving a task or for explaining observations. It is important to note that our approach targets unsupervised learning, since there is no oracle available to the agent, nor does it have access to a reward function providing direct feedback on the quality of its learned model, as e.g. in reinforcement learning approaches. In the following sections we present our framework for integrating autonomous robotic experimentation into such a learning loop. In section 1 we explain the different modules for stimulation and design of experiments and their interaction. In section 2 we describe our implementation of these modules and how we applied them to a real world scenario to gather target-oriented data for learning conceptual knowledge. There we also indicate how the goaloriented data generation enables machine learning algorithms to revise the failed prediction model.
With regard to performance well established SW-only design methodologies proceed by making the initial specification run first, then by enhancing its functionality and finally by optimizing it. When designing Embedded Systems (EbS) this approach is not viable since decisive design decisions like e.g. the estimation of required processing power or the identification of those parts of the specification which need to be delegated to dedicated HW depend on the fastness and fairness of the initial specification. We here propose a sequence of optimization steps embedded into the design flow, which enables a structured way to accelerate a given working EbS specification at different layers. This sequence of accelerations comprises algorithm selection, algorithm transformation, data transformation, implementation optimization and finally HW acceleration. It is analyzed how all acceleration steps are influenced by the specific attributes of the underlying EbS. The overall acceleration procedure is explained and quantified at hand of a real-life industrial example.
Die Entwicklung technischer Produkte strebt nach der Akzeptanz durch den Markt. Das abstrakte Gebilde des Marktes wird aber geprägt durch menschliche Entscheidungen. BenutzerInnen arbeiten gerne mit einem technischen System oder sie lehnen es mehr oder weniger ab. Diese Ablehnung durch die BenutzerInnen führt über kurz oder lang auch zur Ablehnung durch die Entscheidungsträger in Firmen und anderen Institutionen, die gemeinsam mit den privaten BenutzerInnen den Markt ausmachen. Somit steht und fällt der wirtschaftliche Erfolg bei der Entwicklung und Vermarktung technischer Produkte mit dem Maß der erreichten Akzeptanz durch die BenutzerInnen.
The objective of the FIVIS project is to develop a bicycle simulator which is able to simulate real life bicycle ride situations as a virtual scenario within an immersive environment. A sample test bicycle is mounted on a motion platform to enable a close to reality simulation of turns and balance situations. The visual field of the bike rider is enveloped within a multi-screen visualisation environment which provides visual data relative to the motion and activity of the test bicycle. That means the bike rider has to pedal and steer the bicycle as a usual bicycle, while the motion is recorded and processed to control the simulation. Furthermore, the platform is fed with real forces and accelerations that have been logged by a mobile data acquisition system during real bicycle test drives. Thus, using a feedback system makes the movements of the platform match to the virtual environment and the reaction of the driver (e.g. steering angle, step rate).
Der Mutterpass wurde als wichtiges Vorsorgeinstrument für Schwangere Anfang der sechziger Jahre in Papierform eingeführt. Er wird bei 90% aller Schwangerschaften genutzt. Seit seiner Einführung im Jahre 1968 hat jedoch die Komplexität der Vorsorgeuntersuchungen zugenommen, wie auch die Begleitumstände einer Schwangerschaft häufig komplexer geworden sind. Dies war Anlass dafür, die elektronische Abbildung des Papier basierten Mutterpasses zu entwickeln, um den gewachsenen Anforderungen der medizinischen Dokumentation und Evaluation gerecht zu werden. Eine große Herausforderung bei der Konzeption und Entwicklung des elektronischen Mutterpasses war dabei die Definition eines strukturierten und maschinenlesbaren Austauschformates. Darüber hinaus mussten weltweit neue eindeutige Identifier entwickelt werden, um den Mutterpass elektronisch abzubilden. Nach der prototypischen Realisierung einer vollständigen Version wurde im Frühjahr 2008 die Pilotierung in der Metropolregion Rhein-Neckar begonnen.
"Visual Computing" (VC) fasst als hochgradig aktuelles Forschungsgebiet verschiedene Bereiche der Informatik zusammen, denen gemeinsam ist, dass sie sich mit der Erzeugung und Auswertung visueller Signale befassen. Im Fachbereich Informatik der FH Bonn-Rhein-Sieg nimmt dieser Aspekt eine zentrale Rolle in Lehre und Forschung innerhalb des Studienschwerpunktes Medieninformatik ein. Drei wesentliche Bereiche des VC werden besonders in diversen Lehreinheiten und verschiedenen Projekten vermittelt: Computergrafik, Bildverarbeitung und Hypermedia-Anwendungen. Die Aktivitäten in diesen drei Bereichen fließen zusammen im Kontext immersiver virtueller Visualisierungsumgebungen.
Motivation is a key ingredient for learning: Only if the learner is motivated, successful learning is possible. Educational robotics has proven to be an excellent tool for motivating students at all ages from 8 to 80. Robot competitions for kids, like RoboCupJunior, are instrumental to sustain motivation over a significant period of time. This increases the chances that the learner acquires more in-depth knowledge about the subject area and develops a genuine interest in the field.
Gegen unveröffentlichte – nur wenigen Personen bekannte – Sicherheitslücken (Less-than-Zero-Day Vulnerabilities) und diese ausnutzende Angriffsprogramme (Exploits) können IT-Systeme nicht geschützt werden. In der Vergangenheit wurden Sicherheitslücken meist dem Hersteller gemeldet; dieser stellte (allerdings nicht in allen Fällen) eine Fehlerkorrektur zur Verfügung. In jüngerer Zeit werden Sicherheitslücken systematisch (Tool-gestützt) gesucht und an Behörden, Unternehmen und an die organisierte Kriminalität verkauft – und nicht oder nicht sofort dem Hersteller gemeldet. Durch Ausnutzung dieser unveröffentlichten Sicherheitslücken ist Wirtschaftsspionage und Computersabotage (auch der Steuerungsrechner des Internet) unerkannt möglich [GI 2007]. Praktizierte Anwendungen sind – u.a. auch als Titan Rain – dokumentiert [BfDI 2007, Keizer 2006, NSTAC 2007, Pohl 2007, Rath 2007].
In the presented project, a new approach for the prevention of hand movements leading to hazards and for non-contact detection of fingers is intended to permit comprehensive and economical protection on circular saws. The basic principles may also be applied to other machines with manual loading and / or unloading. With an automatic blade guard an improved integration of the protection system can be achieved. In addition a new detection principle is explained. The distinction between skin and wood or other material is achieved by a dedicated spectral analysis in the near infrared region. Using LED and photodiodes it is possible to detect fingers and hands reliably. With a kind of light curtain the intrusion of hands or fingers into the dangerous zone near the blade guard can be prevented.
Mobile Datenkommunikation basiert üblicherweise auf der drahtlosen Anbindung eines Endgerätes an eine Basisstation, die ihrerseits an eine feste Infrastruktur angebunden ist. In vielen Szenarien sind diese Voraussetzungen jedoch nicht gegeben. Beispiele hierfür sind Katastrophen wie Hochwasser, Erdbeben oder Flugzeugabstürze in dünn besiedelten Regionen. Einen Lösungsansatz für sich daraus ergebende Anforderungen bieten dynamisch aufgebaute Ad-Hoc Netze mit einer satellitengestützten Anbindung an eine Festnetz-Infrastruktur. In solchen Netzen stellen die mobilen Terminals die benötigte lokale Infrastruktur selbst dynamisch her. Ziel der hier vorgestellten Arbeiten ist es, die Zuverlässigkeit und Dienstqualität der verwendeten Technologien zu untersuchen und durch geeignete Mechanismen so anzupassen, dass die Anforderungen typischer Applikationen möglichst erfüllt werden. Zur Demonstration wurde ein Prototyp aufgebaut, der unter anderem die Anwendungen "Voice over IP" (VoIP), "Datenbankzugriff im Intranet" und "Internetzugang" (WWW) untersucht.
In the past decade computer models have become very popular in the field of biomechanics due to exponentially increasing computer power. Biomechanical computer models can roughly be subdivided into two groups: multi-body models and numerical models. The theoretical aspects of both modelling strategies will be introduced. However, the focus of this chapter lies on demonstrating the power and versatility of computer models in the field of biomechanics by presenting sophisticated finite element models of human body parts. Special attention is paid to explain the setup of individual models using medical scan data. In order to reach the goal of individualising the model a chain of tools including medical imaging, image acquisition and processing, mesh generation, material modelling and finite element simulation –possibly on parallel computer architectures- becomes necessary. The basic concepts of these tools are described and application results are presented. The chapter ends with a short outlook into the future of computer biomechanics.
Incremental Bond Graphs
(2011)
Information reliability and automatic computation are two important aspects that are continuously pushing the Web to be more semantic. Information uploaded to the Web should be reusable and extractable automatically to other applications, platforms, etc. Several tools exist to explicitly markup Web content. The Web services may also have a positive role on the automatic processing of Web contents, especially when they act as flexible and agile agents. However, Web services themselves should be developed with semantics in mind. They should include and provide structured information to facilitate their use, reuse, composition, query, etc. In this chapter, the authors focus on evaluating state-of-the-art semantic aspects and approaches in Web services. Ultimately, this contributes to the goal of Web knowledge management, execution, and transfer.