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Ambient Assisted Living 2

Modul: MINF-SE-AAL.S08
Semester: Sommersemester 2009
Art: PJ (6 SWS / 6 LP)
LV-Nr.: 0435 L 756
Veranstalter: Albayrak, Fricke
Zeit und Ort: Do. 10-12, FR 1505 (ab 2. Semesterwoche im TEL 1315)
Beginn: 16.04.2009

 

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Gestalte deine Zukunft!

Immer mehr Funktionen werden in Alltagsgegenstände wie Kleidung, Möbel, Wohnräume und Büros eingebettet. Daraus ist das Ambient Assistend Living entstanden. Dieser Forschungsbereich hat das Ziel, den Menschen best möglich in einer modernen Technik orientierten Welt zu unterstützen. Mit Hilfe eines Smart Butlers können Services, die in der Wohnung der Zukunft integriert sind, ihren Nutzern bequem und einfach zur Verfügung gestellt werden. Um die Möglichkeiten einer solchen Umgebung in vollem Umfang nutzen zu können, bedarf es intelligenter Benutzerschnittstellen, die einen intuitiven und natürlichen Dialog mit den Geräten und Diensten ermöglichen.

 

Im Projekt sollen Dienste entwickelt werden, die Benutzer in ihrer alltäglichen Umwelt unterstützen. Für die Umsetzung steht ein Haushaltsroboter und ein intelligentes Hausumfeld zur Verfügung. Es sollen personalisierte und kontextsensitive Anwendungen realisiert werden, die ihre Umgebung wahrnehmen und beispielsweise erkennen, welche Hausbewohner sich in der Nähe aufhalten. In diesem Umfeld sollen sinnvolle, Nutzen bringende Dienste entwickelt werden.

Voraussetzungen

Um an diesem Projekt erfolgreich teilnehmen zu können solltet ihr die folgenden Voraussetzungen mitbringen:

 

  • Kreativität
  • Spaß an Teamarbeit
  • Interesse an der Gestaltung der Zukunft

 

Sinnvolle ergänzende Kenntnisse die nicht vorausgesetzt werden aber hilfreich sind:

  • Robotik
  • Sensorverarbeitung
  • Sprachverarbeitung
  • Latex
  • Subversion
  • Kenntnisse von Robotik Studio
  • Interesse am wissenschaftlichen Arbeiten

Lernziele

  • Möglichkeiten und Nutzen von Ambient Assisted Living kennen
  • Einblick in die Funktionsweise autonomer mobiler Roboter bekommen
  • Grundlagen der Sensordatenverarbeitung kennen
  • Unterschiede zwischen RealWorld vs. Simulationen (Learning by doing)
  • Theorie in die Praxis umsetzen können
  • Diskutieren können: Was ist Intelligenz? Welche Ansätze gibt es, intelligentes Verhalten in Agenten zu realisieren?
  • Kontrollarchitekturen für Roboter programmieren können
  • Analytische Herangehensweise umsetzen
  • Erlernen und umsetzen von wissenschaftlichem Arbeiten

Szenario

Dienstbare Geister der Zukunft (Bild von: LEGO Central Europe)

Es soll ein nützlicher, intelligenter ambienter Dienst erstellt werden. Dieser soll in das "intelligente Hausumfeld" dem sogenannten Ambient Assisted Living Testbed des DAI-Labors eingebettet werden und dort die Benutzer unterstützen. 

 

Die Umsetzung zweier Dienste steht dabei zur Auswahl für die Unterstützung der Benutzer.

  1. Im Ambient Assisted Living Testbed verrichtet bereits ein "intelligenter Koch" seinen Dienst: Er stellt  Rezepte und Kochanleitungen zur Verfügung.  Ein Robotersystem ist nun zu entwickeln und umzusetzen, welches einige der Tätigkeiten aus der Kochanleitung umsetzt. Zum Beispiel das Mischen einer Teigmenge oder das Schneiden von Gemüse.
  2. Im Abient Assisted Living Testbed sind einige Pflanzen aufgestellt. Diese sollen durch ein Robotersystem automatisch mit Wasser versorgt werden. Es muss sichergestellt werden, dass die Pflanzen immer genug Wasser erhalten, aber auch nicht zuviel.

Diese Dienste können entweder durch zielgerichtete Kommunikation des Benutzers mit einem Roboter erbracht werden oder autonom nach Auswertung von Sensordaten.

 

Je nach Anzahl der Teilnehmer im Projekt werden die beiden oben genannten Dienste implementiert. Zur Verfügung stehen dazu die abgebildeten Lego Mindstorms mit einer Vielzahl an Sensoren.


Im Projekt zeichnen die einzelnen Arbeitsgruppen für verschiedene Funktionen des Gesamtvorhabens verantwortlich:

  • Die Roboter nehmen ihre Umgebung wahr und handeln entsprechend
  • Die Roboter stellen verschiedene Dienste für die Benutzer zur Verfügung
  • Die Roboter nutzen verschiedene Sensoren für ihre Aufgaben

 

Die Roboter sind von allen Gruppen gemeinsam geeignet zu konstruieren. Optional sind noch folgende Funktionen bei genügender Teilnehmerzahl zu erstellen:

  • Benutzererkennung an Hand des Sprachsignals.
  • Relative Positionsbestimmung der Bewohner mit Hilfe von zwei Mikrofonen
  • Steuerung von Diensten mit Hilfe von Gesten.

Terminübersicht

Termin Thema Inhalte und Lernziele
17.04.2008 Organisatorisches, Ambient Assisted Living, Ãœberblick Darstellung des Inhaltes des Projektes
24.04.2008 Grundlagen Robotik, Gruppeneinteilung Themenvergabe Ziele im Haus der Zukunft generieren
01.05.2008 Feiertag  
08.05.2008 Kommunikation mit Sensoren der Roboter Schnittstellen der Roboter ansprechen
15.05.2008 AAL und Sprachbasierte Kommunikation Möglichkeiten, Nutzen und Probleme von AAL nennen können
22.05.2008 Prototyp Vorstellung der bisherigen Implementierung.
29.05.2008 Gesellschaftlicher Kontext Wie sieht das Haus der Zukunft aus? Welche Dienste sind möglich? Was bedeutete das?
05.06.2008 Einführung in Verhaltensbasierte Robotik Grundlagen der verhaltensbasierten Robotik
12.06.2008 Testen Sinn und Zweck von Zielen für Softwareprodukte verstehen und wie diese getestet werden können:

  • Sinn und Zweck von Tests
  • Testarten
  • Automatisiertes Testen von Software
  • Manuelles Testen von Software
  • Testen von Sicherheitsfunktionalitäten
19.06.2008 Vorstellung des bisherigen Projektergebnisses Funktionierender Prototyp. Ausblick auf Rest des Semesters
26.06.2008 Dienste Dienste designen
03.07.2008 Benutzbarkeit Dienste benutzerzentriert testen.
10.07.2008 Gruppenintegration Die Ergebnisse der Gruppen werden zu einem Projekt integriert.
17.07.2008 Abschlusstermin Zusammenfassung der Projektarbeit vorstellen, mit gesammelten Erfahrungen und Bewertungen.

Prüfungsmodalitäten

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

 

Die Note im Projekt setzt sich aus mehreren Teilnoten zusammen, die unterschiedliche gewichtet in die Gesamtnote einfliessen:

  • Projekt umsetzung (70 %)
  • Abschlussbericht und -präsentation (30 %)

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

Mindstorms: mindstorms.lego.com/eng/Overview/MTR_AlphaRex.aspx

Robotik: de.wikipedia.org/wiki/Robotik

Informationen zum Modul

  • Dieses Modul kann sowohl von Studierenden im Diplom als auch in den Masterstudiengängen Informatik und Technische Informatik belegt werden.
  • Das Modul besteht aus den zwei Projekten Ambient Assisted Living 1 und Ambient Assisted Living 2.
  • Diplomstudenten können nur eines oder aber auch beide Projektbestandteile belegen. Master Studenten müssen beide belegen.
  • Im Bachelor kann diese Veranstaltung nicht belegt werden!
  • Weitere Informationen zum Modul (MINF-SE-AAL.S08)
  • Ansprechpartner

    Olaf Kroll-Peters