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PJ Autonome Interagierende Systeme

Autonome Interagierende Systeme

Interaktion und Kommunikation mit der Umgebung

Semester: Sommersemester 2006
Art: PJ6
LV-Nr.: 0435 L 717
Veranstalter: Hafner, Albayrak
Zeit: Mittwoch 16 - 18:00 Uhr
Erster Termin: 26.04.2006
Raum: TEL 0204 (Telefunken-Hochhaus am Ernst-Reuter-Platz)
Teilnehmerzahl: maximal 20 Studierende

Beschreibung

Das Forschungsgebiet Ambient Intelligence greift auf zahlreiche, vernetzte Sensoren zu, um Alltagsprobleme zu lösen und das Leben sowie die Kommunikation mit der Umgebung zu vereinfachen. Ein Anwendungsgebiet ist das intelligente Haus, dessen technische Infrastruktur sich auf die Bedürfnisse seiner Bewohner einstellt. Hier kommt dem Feld der Entertainment Robotics immer größere Bedeutung zu.

Bisherige Ansätze konzentrieren sich auf Architekturen und Anwendungen (insbesondere im Entertainment-Bereich), in denen Menschen als einzige Akteure sich in Ambient Intelligent Environments aufhalten. Die Gegenwart von Robotern als zusätzliche aktive Entitäten bringt neue Herausforderungen in Bezug auf Mensch-Maschine-Kommunikation mit sich. Dabei sind folgende Aspekte besonders wichtig:

  • Kommunikation
  • Kooperation
  • Autonomie

Dieses Projekt führt in autonome interagierende Systeme ein und adressiert wichtige Fragen innerhalb der Kognitionswissenschaften und der KI, welche sich mit dem Erlernen von neuen Aktionen und dem Zurechtfinden innerhalb einer Umgebung beschäftigen.

Das Gesamtziel des Projekts ist es, Interaktion und Kommunikation in einem Ambient Intelligent Environment mit Hilfe von mobilen Robotern zu ermöglichen. Erreicht wird dieses Ziel durch umfangreiche Aufgaben, die von Kleingruppen bearbeitet werden. Dabei werden praktische Anwendungsszenarien auf AIBO-Robotern realisiert. Im Projekt werden die folgenden Einzelaufgaben im Rahmen des Gesamtziele bearbeitet:

"Kommunikation"

Hier soll ein Roboter verschiedene Gesten ausführen, die von einem anderen Roboter (und auch von Menschen) visuell erkannt werden sollen. Ein erstes Szenario enthält vorher vereinbarte Gesten (z.B. Zeigen mit dem Arm), diese sollen in einem zweiten Schritt aber selbst gefunden und erkannt werden. Das Feedback geschieht über Sounds oder TCP/IP.

"Kooperation"

Eine Aufgabe, die von einem Roboter alleine nicht bewerkstelligt werden kann, soll von zwei Robotern angegangen werden. Dies kann zum Beispiel das Bewegen eines schweren Gegenstands sein. Die Roboter sollen eine Vorstellung von ihrer eigenen Position zum Objekt und zum anderen Roboter entwickeln.

"Lernen durch Interaktion"

Ein wichtiges Thema in der Entwicklungspsychologie: Ein Roboter bewegt seine Gliedmaßen zufällig, und entdeckt dadurch seine sensorimotorischen Affordances. Die Verbindung zwischen eigenen Aktionen und deren Auswirkungen ist eine Voraussetzung für Kommunikation und Manipulation der Umgebung. Dies kann erweitert werden durch die Interaktion mit Objekten und anderen Agenten.

"Sprachbasierte Interaktion"

Hier soll der Roboter als Kommunikationsschnittstelle mit der Umgebung agieren. Ein Anwendungsgebiet ist das intelligente Haus, dessen technische Infrastruktur sich auf die aktuellen Bedürfnisse seiner Bewohner einstellt (home control). Zu den Bedürfnissen zählen die Bedienung und Kontrolle der elektrischen Geräte, aber auch ubiquitär nutzbare Kommunikationsdienste und Entertainment-Services. Der Roboter soll sowohl Sprachbefehle verstehen (speech to text), als auch sich durch Sprachausgabe bemerkbar machen.

Lernziele

  • Einblick in die Funktionsweisen von autonomen mobilen Robotern
  • Ãœberblick über verschiedene Sensortypen
  • Grundlagen der Sensordatenverarbeitung
  • Was ist Intelligenz? Welche Ansätze gibt es, intelligentes Verhalten in Agenten zu realisieren?
  • Unterschiede RealWorld vs. Simulation (Learning by doing)
  • Programmierung von Kontrollarchitekturen für Roboter
  • Analytische Herangehensweise

Organisation und Durchführung

Jede Gruppe, bestehend aus 3-4 Personen, bearbeitet Einzelaufgaben im Rahmen des Gesamtziels, AIBO-Roboter mit Fähigkeiten zur Kommunikation, Kooperation und des Lernens auszustatten. Dies beinhaltet in starkem Maße Teamarbeit, Literaturrecherche und Dokumentation, mündliche Präsentationen, gruppenübergreifende Aufgabenkoordination und nicht zuletzt die Programmierung von Sony Aibo-Robotern.

Links zum Einstieg

AIBO: www.aibo-europe.com

URBI: www.urbiforge.com

Robotik: de.wikipedia.org/wiki/Robotik

Termine im Ãœberblick

KW Datum Thema
17 26.04.2006 Einführungsveranstaltung, Überblick, Themenvergabe
18 03.05.2006 Einführung in die Programmierung mit URBI
19 10.05.2006 Vorbereitung und Besprechung Lange Nacht der Wissenschaften Demo
20 17.05.2006 Einführung in Verhaltensbasierte Robotik
21 24.05.2006 Inter-Team Diskussion
22 31.05.2006 Computer Vision Methoden (Bearbeitung von AIBO Kamera Daten)
24 14.06.2006 Zwischenbericht P1, P4
25 21.06.2006 Zwischenbericht P2, P3
27 05.07.2006 Inter-Team Diskussion
29 19.07.2006 Vorstellung aller Projekte, Abschlussbericht

Voraussetzungen

  • Abgeschlossenes Vordiplom in Informatik oder einer verwandten Studienrichtung
  • Programmiererfahrung in mindestens einer der folgenden Programmiersprachen: C, C++, Java oder Matlab.
  • Interesse und/oder grundlegende Kenntnisse zum Thema Reaktive vs. Kognitive Robotik

Prüfungsmodalitäten, Anforderungen

Diese Lehrveranstaltung kann in eine Prüfung in den Bereichen KI, BKS und WVA eingebracht werden.

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