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
- Überblick 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.
Ansprechpartner
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