Contribution towards evaluating the practicability of socially assistive robots - by example of a mobile walking coach robot. - In: Social Robotics, (2016), S. 890-899
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-47437-3_87
Weiterentwicklung und Anwendung von Sparse-Coding-Verfahren für die Analyse von Armbewegungstrajektorien. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xi, 151 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Eine von vielen Modalitäten zur Vermittlung von Information in Interaktion zwischen Mensch und Maschine ist die Gestik. Mit Hilfe dynamischer Gesten können sowohl Begriffe, als auch Emotionen kommuniziert werden. In dieser Arbeit wird der zeitliche Verlauf der Position einer Gliedmaße bei Ausführung der Geste, die sogenannte Bewegungstrajektorie, betrachtet. Damit eine Maschine Gesten wahrnehmen kann, müssen die Trajektorien mittels Sensoren aufgenommen werden und anschließend durch eine entsprechende Verarbeitung der Daten interpretiert werden. Dabei kommt ein mehrstufiger Mustererkennungsprozess zum Einsatz. Ein Schritt in diesem Prozess ist die Merkmalsextraktion, welche das aufgenommene Signal in einer kompakten Form darstellt. Diese Arbeit widmet sich einer Untersuchung zur Anwendung von Sparse Coding in der Merkmalsextraktion für Bewegungstrajektorien. Sparse Coding kann eine Datenmenge durch eine beschränkte Menge repräsentativer, wiederkehrender Merkmale darstellen. Diese Merkmale werden in einer Lernphase aus Trainingsdaten gelernt und in der Kannphase in einem unbekannten Signal detektiert. Dieses Konzept hat gegenüber konventionellen Methoden zur Merkmalsextraktion in zeitlichen Signalen den Vorteil, dass die Merkmale optimal an die Daten angepasst sind und so die charakteristischen Eigenschaften der Trainingsdaten beschreiben. In dieser Arbeit wird das Verfahren für die Anwendung auf Bewegungstrajektorien optimiert. Es wird untersucht, unter welchen Rahmenbedingungen Sparse Coding für Bewegungstrajektorien anwendbar ist und wie die aufgenommenen Daten vorverarbeitet werden müssen. Des Weiteren werden die Auswirkungen des Verfahrens auf nachgelagerte Verarbeitungsschritte im Mustererkennungsprozess, wie die Klassifikation und die Generierung von Bewegungstrajektorien, betrachtet. Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens beim Einsatz in der Gestenerkennung wird in Experimenten anhand eines, im Rahmen dieser Arbeit selbst erstellten, Datensatzes demonstriert. Um die Generalisierbarkeit des Verfahrens auf andere Anwendungsdomänen zu untersuchen, wird es auf Benchmark-Datensätze aus den Bereichen der Activity Recognition und der Handschrifterkennung angewendet. Des Weiteren wird eine echtzeitfähige Implementierung des Verfahrens in einer Demonstrator-Applikation vorgestellt.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000453
Cooperative multi-scale Convolutional Neural Networks for person detection. - In: 2016 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), ISBN 978-1-5090-0620-5, (2016), S. 267-276
http://dx.doi.org/10.1109/IJCNN.2016.7727208
RODIAR - Autonomous robot system for the inspection of water pipelines for the early detection of supply-critical, material and technical vulnerabilities :
RODIAR : Autonom agierendes Robotersystem für die Inspektion von Trinkwasserleitungen zur frühzeitigen Erkennung von versorgungskritischen, materialtechnischen Schwachstellen : Schlussbericht des im Rahmen des BMBF-Calls Servicerobotik 2012 geförderten Verbundprojektes : Projektlaufzeit: 01.01.2013-31.12.2015. - Ilmenau : TU Ilmenau, Fachgebiet Neuroinformatik und kognitive Robotik. - 1 Online-Ressource (63 Seiten, 2,79 MB)Förderkennzeichen BMBF 01IM12004, 01IM12004B. - Verbund-Nummer 01139725
https://edocs.tib.eu/files/e01fb16/871517787.pdf
Realisierung nutzeradaptiven Interaktionsverhaltens für mobile Assistenzroboter. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (vi, 287 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Im Zentrum dieser Dissertation steht die soziale Assistenzrobotik. In den letzten Jahren hat die Bedeutung dieses Teilgebietes der mobilen Robotik stark zugenommen und zusammen mit der Diversifizierung robotischer Fähigkeiten hat sich die Nutzergruppe hin zur breiten Masse mit potentiellen technischen Laien gewandelt. Aus dieser Situation heraus erwachsen an die Interaktionsfähigkeiten sozialer Assistenzroboter umfangreiche Anforderungen. Insbesondere stehen in dieser Arbeit die Multimodalität der Interaktion und die Anpassungsfähigkeiten an den konkreten Nutzer im Vordergrund. Am Beispiel eines Serviceroboters für die häusliche Gesundheitsassistenz, wie er in einem vom Autor mit bearbeiteten Forschungsprojekt realisiert wurde, wird zunächst der Analyse- und Entwurfsprozess für dessen Umsetzung geschildert. Im Anschluss daran wird gezeigt, wie sich aus der Systemspezifikation eine mehrschichtige Systemarchitektur ableiten lässt, welche auch auf andere Robotikanwendungen übertragbar ist. Der Fokus liegt dabei auf der modularen Realisierung einer Ablauf- und Dialogsteuerung. Um dem System eine Persönlichkeit zu geben und ein im Langzeiteinsatz akzeptierbares Dialogverhalten zu generieren, wurde ein frame-basierter Dialogmanager konzipiert und umgesetzt. Dabei wurden Aspekte wie Modularität durch ein App-Konzept, leichte Erweiterbarkeit und die Möglichkeit, nutzeradaptive Dialoge zu realisieren, berücksichtigt. Im Kern des vorgestellten Dialogsystems kommt eine gänzlich neue Methode der probabilistischen online-Planung von Dialogsequenzen zum Einsatz. Ein eigens konzipiertes Realweltexperiment konnte zeigen, dass es mit diesem System möglich ist, anhand von systeminternen aber auch nutzergetriebenen Bewertungen, das Dialogverhalten im Rahmen von durch den Designer vorgegebenen Freiheiten zur Laufzeit zu optimieren. Die Gestaltung des robotischen Gesundheitsassistenten wurde durch weitere Teilsysteme abgerundet. Unter diesen spielen verschiedene taktile Sensoriken und ein Emotionsmodell eine entscheidende Rolle für die Realisierung eines liebenswerten Begleiters. Letztendlich konnte in sehr erfolgreichen teils mehrtägigen Nutzerstudien mit Senioren die Praktikabilität des entwickelten Interaktionskonzepts und der Systemarchitektur nachgewiesen werden.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000339
Assistive robotics for health assistance - a contribution towards evaluating the practicability by example of a mobile rehab robot :
Assistenzrobotik für die Gesundheitsassistenz - ein Beitrag zur Evaluierung der Praxistauglichkeit am Beispiel eines mobilen Reha-Roboters. - In: Zukunft Lebensräume, ISBN 978-3-8007-4212-7, (2016), S. 58-67
May I be your personal coach? : bringing together person tracking and visual re-identification on a mobile robot. - In: Robotics in the era of digitalisation, (2016), S. 141-148
Personenwahrnehmung für eine sozialverträgliche und nutzerzentrierte Roboternavigation in öffentlichen Einsatzumgebungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xiv, 212 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Insbesondere bei mobilen Servicerobotern, welche in öffentlichen Einrichtungen mit nicht eingewiesenen Personen interagieren, hat die Navigation auch eine sozio-emotionale Bedeutung und stellt eine Form der nonverbalen Kommunikation mit den anwesenden Menschen dar. Zur Optimierung der Mensch-Roboter-Interaktion ist es deshalb erforderlich, dass diese Roboter ein sozialverträgliches (d. h. verständliches, angenehmes und nicht störendes) Navigationsverhalten gegenüber ihren Nutzern und unbeteiligten Personen aufweisen. Zur Steigerung der sozialen Verträglichkeit mobiler Serviceroboter werden in dieser Arbeit vier Navigationsverhalten entwickelt, welche im Kontext der Anwendungsszenarien Gebäudelotse und Rehabilitationsroboter besonders relevant sind: 1. die gezielte Kontaktaufnahme des Roboters mit potenziellen Nutzern, 2. das personenfokussierte Lotsen von Nutzern unter Berücksichtigung ihrer Bewegungsgeschwindigkeit, 3. das nutzerzentrierte Begleiten von Personen und 4. die respektvolle Navigation unter Berücksichtigung der Proxemik, insbesondere von unbeteiligten Personen. Die Umsetzung dieser Verhaltensweisen erfordert neben der Implementierung der eigentlichen Navigationsalgorithmen auch die Anpassung und Weiterentwicklung verschiedener technischer Funktionalitäten zur Informationsgewinnung über die anwesenden Personen. So werden im Kontext der laserbasierten Personendetektion generische Merkmale vorgestellt, mittels welcher Personen auch dann detektiert werden können, wenn sie Gehhilfen wie Rollstühle oder Rollatoren verwenden. Zur kamerabasierten Schätzung der Oberkörperorientierung wird ein Personendetektor präsentiert, welcher mittels eines Entscheidungsbaumes mit Support Vector Machines als binäre Entscheider acht Orientierungsklassen effizient unterscheidet. Außerdem wird ein erscheinungsbasiertes Verfahren zur Schätzung der Gelenkstellungen des menschlichen Oberköpers und zur Wiedererkennung von Personen beschrieben. Darüber hinaus wird gezeigt, wie mittels eines on-line lernenden Verfahrens zur Prädiktion der Personenbewegung eine vorausschauende Umsetzung der bearbeiteten Verhaltensweisen realisiert wird. Neben der separaten Evaluation der technischen Funktionalitäten zur Informationsgewinnung werden die Ergebnisse einer experimentellen Untersuchung der Gesamtlösung bzgl. der Verhaltensweisen präsentiert. Unter Nutzung eines externen Trackingsystems wird gezeigt, dass der Roboter tatsächlich das gewünschte Navigationsverhalten aufweist und dass sich dieses positiv auf die Bewegung der menschlichen Interaktionspartner auswirkt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=27247
Generic distance-invariant features for detecting people with walking aid in 2D laser range data. - In: Intelligent autonomous systems 13, ISBN 978-3-319-08337-7, (2016), S. 735-747
Robotic companions for older people: a case study in the wild. - In: Annual review of cybertherapy and telemedicine 2015, (2015), S. 147-152
http://dx.doi.org/10.3233/978-1-61499-595-1-147