Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τις μεθόδους εκτίμησης της έκθεσης του ανθρώπου σε ηλεκτρικά, μαγνητικά και ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ειδικότερα, με σκοπό την εκτίμηση της έκθεσης σε χαμηλόσυχνα ηλεκτρομαγνητικά πεδία επιλέχθηκε ο χώρος των γυμναστηρίων όπου διεξήχθησαν μετρήσεις μαγνητικής επαγωγής κατά τη χρήση ηλεκτρικών οργάνων άθλησης. Στο πρώτο μέρος της παρούσας εργασίας παρουσιάζονται τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και οι αιτίες δημιουργίας τους. Γίνεται αναφορά στις επιπτώσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στον ανθρώπινο οργανισμό και παρουσιάζονται οι προδιαγραφές των οργάνων μέτρησης και οι τεχνικές των μετρήσεων που απαιτούνται, προκειμένου να αξιολογηθεί η έκθεση του ανθρώπου. Στο δεύτερο μέρος περιγράφεται η διαδικασία λήψης των μετρήσεων και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα σε σύγκριση με τα επίπεδα αναφοράς για την ασφαλή έκθεση του κοινού σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. / The subject of this thesis is the assessment methods of human exposure to electric, magnetic and electromagnetic fields. In particular, in order to estimate the exposure to low frequency electromagnetic fields, magnetic induction measurements were made during the use of cardiovascular equipment at gyms. In the first part of this paper the electromagnetic fields and their sources are being presented. There is also reference to the impact of electromagnetic radiation on the human body and to the specifications of instrumentation and measurement techniques that are required to assess human exposure. The second part describes the measurement process and presents the results compared to the reference levels for safe exposure to electromagnetic fields.

Σκοπός της εργασίας είναι να ερευνήσουμε κατά πόσο η κίνηση του ποντικιού μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στοιχείο ταυτοποίησης του φυσικού προσώπου. Για το λόγο αυτό δημιουργήσαμε ένα γραφικό περιβάλλον στο οποίο ο χρήστης εκτελεί έναν αριθμός πειραμάτων τα οποίο αποτελούν τη σφραγίδα του χρήστη. Στη συνέχεια εκπαιδεύουμε το σύστημα έτσι ώστε τα δεδομένα του χρήστη να έρθουν σε αντιπαραβολή με τα δεδομένα άλλων χρηστών. Μετά από αυτό το στάδιο είμααστε έτοιμοι να αναγνωρίσουμε τον εν λόγω χρήστη. Η επιτυχία (ή αποτυχία) του συστήματος μπορεί να μετρηθεί ποσοτικά. / -

Στόχος της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη κι η αξιολόγηση ενός πρωτότυπου πληροφοριακού συστήματος, το οποίο υποστηρίζει τη λήψη καταναλωτικών αποφάσεων με γνώμονα το περιβάλλον και την υγεία του χρήστη/ καταναλωτή. Το σύστημα επιτρέπει την εισαγωγή πληροφοριών για συστατικά και προϊόντα τροφίμων από κοινό και περιβαλλοντικές οργανώσεις μέσω του ιστοτόπου έτσι ώστε να είναι σε θέση να παρέχει έγκυρες πληροφορίες στο χρήστη όταν αυτός χρειάζεται να πάρει αποφάσεις, την ώρα δηλαδή της αγοράς, μέσω μιας υπηρεσίας Ιστού με χρήση κινητού τηλεφώνου. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής υλοποιήθηκε ένα πρωτότυπο σύστημα με όνομα beNatural, το οποίο περιλαμβάνει σχετικό ιστότοπο (www.benatural.gr) και το οποίο αξιολογήθηκε από έμπειρους και πραγματικούς χρήστες. / Objective of the present diplomatic work is the development and the evaluation of an original informative system, which supports the decision-making of consumers taking into consideration the environment and their health. The system allows the import of information on ingredients and products of foods from public and environmental organisations via the website (www.benatural.gr) so as to be able to provide valid information to users while shopping, entering the system via their Smartphone.

Οι όγκοι εγκεφάλου του ανθρώπου είναι φαινοτυπικά και γονοτυπικά ετερογενείς. Υπάρχουν σημαντικά κενά στην κατανόηση των μοριακών οδών που εμπλέκονται στην γένεση και ανάπτυξη των νεοπλασμάτων αυτών, καθώς και στη βιολογική και κλινική συμπεριφορά τους. Δεδομένου ότι: α) υπάρχει ένας αυξανόμενος όγκος πληροφοριών σχετικά με την εμπλοκή των υποδοχέων νευροτροφινών Trks (υποδοχείς κινάσης τυροσίνης) στην παθογένεια των νεοπλασμάτων του ΚΝΣ, β) οι νευροτροφίνες μπορούν να ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση στο νευρικό σύστημα μέσω του μεταγραφικού παράγοντα STAT-5 με μηχανισμό ανεξάρτητο της ενεργοποίησης της κινάσης JAK-2, γ) η οδός μεταγωγής σήματος JAK-2/STAT-5 ενεργοποιείται από την ερυθροποιητίνη (Epo) (μέσω δέσμευσής της με τον υποδοχέα της EpoR) η οποία πρόσφατα έχει θεωρηθεί ως παράγοντας-κλειδί της αύξησης των όγκων λόγω των αντιαποπτωτικών και αγγειογενετικών ιδιοτήτων και δυνητικός στόχος ογκολογικών θεραπευτικών στρατηγικών, δ) η Epo διαντιδρά με τον παράγοντα αγγειογένεσης VEGF ενδυναμώνοντας την αγγειοδραστικότητά του και συχνά οι δύο αυτοί αναπτυξιακοί παράγοντες συνεκφράζονται, ε) ερευνητικά δεδομένα υποδεικνύουν ένα δυνητικό ρόλο του άξονα VEGF/JAK-2/ STAT-5 στην αγγειογένεση στον καρκίνο και στ) σε πολλά νεοπλάσματα, τα κύτταρα του όγκου καθώς και τα μακροφάγα του στρώματος εκφράζουν τους παράγοντες λεμφαγγειογένεσης VEGF-C και VEGF-D οι οποίοι μέσω του υποδοχέα τους VEGFR-3 (υποδοχέας κινάσης τυροσίνης) έχει βρεθεί ότι προάγουν την αγγειογένεση στα νεοπλάσματα αυτά, ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μορφολογική μελέτη της έκφρασης των υποδοχέων κινάσης τυροσίνης Trks (υποδοχείς νευροτροφινών) και VEGFR-3 και η συσχέτισή τους με την οδό μεταγωγής σήματος EpoR/ JAK-2/ STAT-5 στα νεοπλάσματα του εγκεφάλου στον άνθρωπο. Για την ανίχνευση των Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 και VEGFR-3, χρησιμοποιήθηκε η ανοσοϊστοχημική μέθοδος σε διαδοχικές τομές ιστού πάχους 4μm, μονιμοποιημένου σε φορμόλη και εγκλεισμένου σε παραφίνη. Χρησιμοποιήθηκαν ειδικά αντισώματα έναντι των προς μελέτη πρωτεϊνών. Εξετάσθηκαν συνολικά 92 όγκοι εγκεφάλου (50 αστροκυτώματα: 5 πιλοκυτταρικά αστροκυττώματα WHO grade I, 6 διάχυτα αστροκυττώματα WHO grade II, 10 αναπλαστικά αστροκυττώματα. WHO grade III και 29 πολύμορφα γλοιοβλαστώματα. WHO grade IV, 8 ολιγοδενδρογλοιώματα, 6 επενδυμώματα, 5 μυελοβλαστώματα και 23 μηνιγγιώματα). Επιπλέον, στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν τομές ιστού φυσιολογικού εγκεφάλου. Στην παρούσα εργασία, η πλειονότητα των αστροκυττωμάτων ανεξαρτήτως βαθμού κακοήθειας, έδειξε μέτρια έως έντονη κυτταροπλασματική ανοσοδραστικότητα για τους υποδοχείς TrkA (57%), TrkB (56%) και TrkC (46%). Όλα τα ολιγοδενδρογλοιώματα και τα επενδυμώματα που εξετάσθηκαν ήταν αρνητικά για τους υποδοχείς Trk ενώ έκφραση των υποδοχέων ανιχνεύθηκε σε μικρό ποσοστό των μυελοβλαστωμάτων. Στις ανοσοθετικές περιοχές των όγκων, το τοίχωμα των αγγείων ήταν έντονα θετικό για τον υποδοχέα TrkB. Σε ένα σημαντικό ποσοστό αστροκυττωμάτων (41%), επενδυμωμάτων (33%) και μηνιγγιωμάτων (48%) ανιχνεύθηκε έκφραση του EpoR, ενώ τα ολιγοδενδρογλοιώματα και τα μυελοβλαστώματα που εξετάσθηκαν ήταν αρνητικά. Συνέκφραση των JAK-2/STAT-5 ανιχνεύθηκε στο 39% των αστροκυττωμάτων, στο 43% των ολιγοδενδρογλοιωμάτων, στο 50% των επενδυμωμάτων και σε όλα (100%) τα μυελοβλαστώματα που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. Η πλειονότητα των μηνιγγιωμάτων έδειξε ασθενή έως μηδενική έκφραση των πρωτεινών JAK-2 και STAT-5. Σε κάποιους όγκους, ανιχνεύθηκε έκφραση της πρωτείνης STAT-5 ενώ ήταν αρνητικοί για την κινάση JAK-2. Επίσης, βρέθηκαν όγκοι JAK-2- ανοσοθετικοί/ EpoR-ανοσοαρνητικοί. Στα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων των όγκων ανιχνεύθηκε έκφραση των EpoR, JAK-2 και/ή STAT-5. Η μελέτη της έκφρασης του VEGFR-3 έδειξε την καθολική σχεδόν έκφραση του υποδοχέα στο ενδοθήλιο των αγγείων, στους όγκους εγκεφάλου που εξετάσθηκαν, καθώς και στο τοίχωμα μεγαλύτερων αγγείων εκτός της περιοχής των όγκων. Επίσης, σε κάποιες περιπτώσεις, παρατηρήθηκε έκφραση του υποδοχέα σε νεοπλασματικά κύτταρα. Στα αστροκυτταρικά γλοιώματα, η έκφραση των pan-Trk, TrkB και TrkC σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την έκφραση STAT-5 ενώ δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση της έκφρασης του υποδοχέα TrkA με την έκφραση των JAK-2 και STAT-5, καθώς και της έκφρασης των Trks με την έκφραση της κινάσης JAK-2. Στα αστροκυτταρικά γλοιώματα, η έκφραση JAK-2 σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την έκφραση STAT-5, ενώ η έκφραση των JAK-2 και STAT-5 δεν σχετίζεται σημαντικά με την έκφραση EpoR. Στα επενδυμώματα υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης JAK-2, STAT-5 και EpoR. Επίσης, στα μυελοβλαστώματα υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης JAK-2 και STAT-5. Σε σημαντικό ποσοστό των εξετασθέντων όγκων –ιδιαίτερα των γλοιωμάτων- συνεκφράζονται οι υποδοχείς EpoR και VEGFR-3 στο ενδοθήλιο και στα λεία μυικά κύτταρα των αγγείων. Συγκεκριμένα, έκφραση και των δύο υποδοχέων στο τοίχωμα των αγγείων του όγκου, ανιχνεύθηκε, στο 58% των αστροκυτταρικών γλοιωμάτων, στο 67% των ολιγοδενδρογλοιωμάτων, στο 50% των επενδυμωμάτων, στο 20% των μυελοβλαστωμάτων και στο 33% των μηνιγγιωμάτων. Επίσης συνέκφραση των υποδοχέων TrkB και VEGFR-3 στο ενδοθήλιο των αγγείων των όγκων ανιχνεύθηκε στο 57% των αστροκυτταρικών γλοιωμάτων. Η έκφραση στο ενδοθήλιο των αγγείων των όγκων (α) του υποδοχέα TrkB στην πλειονότητα των TrkB-ανοσοθετικών όγκων, (β) των EpoR, JAK-2 και/ή STAT-5 σε αρκετούς όγκους ανεξάρτητα της ανοσοθετικότητας των νεοπλασματικών κυττάρων για τις πρωτεΐνες αυτές και (γ) του VEGFR-3 σχεδόν σε όλους του εξετασθέντες όγκους, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι παραπάνω παράγοντες πιθανόν συνεργάζονται στην αγγειογενετική διαδικασία στους όγκους εγκεφάλου. Η παρούσα μελέτη απέδειξε την παρουσία των: Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 και VEGFR-3 σε σημαντικό ποσοστό των όγκων εγκεφάλου στον άνθρωπο. Είναι απαραίτητο να διενεργηθούν λειτουργικές μελέτες των σηματοδοτικών οδών που προκύπτουν από την ενεργοποίηση των Trks, EpoR και VEGFR-3, προκειμένου να αποσαφηνισθούν οι πιθανές διαντιδράσεις αυτών των οδών στη διαδικασία της ογκογένεσης, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχεδιασμό νέων θεραπευτικών στρατηγικών για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των όγκων εγκεφάλου στον άνθρωπο. / Brain tumors are phenotypically and genotypically heterogeneous. Significant gaps exist in current understanding of the molecular pathways involved in the genesis, progression, and biological and clinical behavior of brain tumors. Considering that : a) there is a growing amount of evidence implicating the neurotophin receptors Trks (receptor tyrosine kinases) in the pathogenesis of CNS tumors, b) neurotrophins may regulate neuronal gene expression via transcription factor STAT-5 in a JAK-2 independent manner, c) the JAK-2/STAT-5 signaling pathway is activated by Epo (recently characterized as a key factor for tumor growth) through its receptor EpoR, d) Epo is known to interact synergistically with vascular endothelial growth factor (VEGF), a potent angiogenic factor, and enhance its vascular activity, and these two growth factors, are often co-expressed, e) recent data suggest a potential role for a VEGF/JAK-2/STAT-5 axis in tumor angiogenesis and f) in many tumors, VEGF-C and -D are produced by tumor cells as well as by tumor-associated macrophages and through their receptor VEGFR-3 are involved in tumor angiogenesis and growth, the aim of this thesis is the morphological study of the expression patterns of the receptor tyrosine kinases Trks (neurotrophin receptors) and VEGFR-3 and their correlation with the EpoR/ JAK-2/ STAT-5 signaling pathway in human brain tumors. Immunohistochemistry was performed on formalin-fixed, paraffin-embedded, 4μm thick serial sections using the anti-Mouse/ Rabbit Poly HRP IHC Detection kit (CHEMICON International, Inc.). Antibodies against the Trk receptors, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3, were used. A total of 92 brain tumors (50 astrocytic gliomas: 5 pilocytic astrocytomas; WHO grade I, 6 diffuse fibrillary astrocytomas; WHO grade II, 10 anaplastic astrocytomas; WHO grade III and 29 glioblastomas multiforme; WHO grade IV, 8 oligodendrogliomas, 6 ependymomas, 5 medulloblastomas, and 23 meningiomas) were included in this study. Normal human brain tissue was obtained postmortem (2 males). The present study demonstrated moderate to strong, granular cytoplasmic immunoreactivity in the majority of astrocytomas, for TrkA (57%), TrkB (56%) and TrkC receptors (46%), independently of grade. All the oligodendrogliomas and the ependymomas examined, were Trk immunonegative while a small percentage of medulloblastomas exhibited Trk immunopositivity. The endothelium of tumor vessels, in the immunopositive areas of the tumors, showed conspicuous immunoreactivity for TrkB receptor. A significant percentage of astrocytomas (41%), ependymomas (33%) and meningiomas (48%) displayed EpoR immunoreactivity. Oligodendrogliomas and medulloblastomas were EpoR- immunonegative. JAK-2/STAT-5 co-expression was detected in 39% of astrocytomas, 43% of oligodendrogliomas, 50% of ependymomas and in all (100%) the medulloblastomas examined. In contrast, most of the meningiomas showed weak or no immunoreactivity for JAK-2 and STAT-5 proteins. Some tumors exhibited STAT-5 immunoreactivity being JAK-2-immunonegative and others were JAK-2-immunopositive being EpoR- immunonegative. In some tumors - independently of EpoR immunoreactivity in tumors cells- the endothelium of tumor capillaries as well as florid angioproliferative changes and/or proliferations of smooth muscle cells showed conspicuous immunoreactivity for EpoR. Furthermore, endothelial cells of some tumor vessels showed JAK-2 and/or STAT-5 immunoreactivity. The present study demonstrated the almost catholic VEGFR-3 expression in the endothelium of tumor vessels in the brain tumor specimens examined, as well as in the smooth muscle cells in peritumoral vessels. In some tumors, the tumor cells expressed VEGFR-3receptor. In astrocytic gliomas, pan-Trk, TrkB and TrkC expression was significantly correlated with STAT-5 expression but not with JAK-2 whereas TrkA expression was not significantly correlated with either JAK-2 or STAT-5 expression. In astrocytic gliomas, JAK-2 expression was significantly correlated with STAT-5 expression whereas JAK-2 and STAT-5 expression were not significantly correlated with EpoR expression. In ependymomas, strong relationship between JAK-2, STAT-5 and EpoR expression was confined. Furthermore, in medulloblastomas, strong relationship between JAK-2 and STAT-5 expression was detected. A significant percentage of astrocytomas (58%), oligodendrogliomas (67%), ependymomas (50%), medulloblastomas (20%) and meningiomas (33%), displayed EpoR and VEGFR-3 co-expression in tumor vessels. Additionally, TrkB and VEGFR-3 co-expression was detected in the endothelium of tumor capillaries in 57% of the astrocytomas examined. The above results indicate the existence of a ligand (other than Epo)-dependent or independent JAK-2 activation that leads to the constitutive activation of STAT-5 as well as the existence of at least one mechanism, other than the Trk - dependent gene induction by STAT-5 that results to the latter’s constitutive activation in these tumors. Furthermore, the finding of EpoR, JAK-2 and/or STAT-5 immunoreactivity in endothelial cells of tumor vessels, supports the ongoing notion of an angiogenic role of Epo in tumor neovascularization. The presence of TrkB, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3 in the endothelium of tumor vessels in the brain tumors specimens included in this study, implicate these factors as possible critical players in the process of angiogenesis. The present study demonstrates the expression of Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3 in a significant percentage of human brain tumors. Functional studies of the Trks, EpoR and VEGFR-3-activated signaling pathways, are necessary in order to clarify the meaning of a possible cross-talking between these pathways in the process of oncogenesis, the deep understanding of which, could lead to innovative new strategies for drug targeting to human brain tumors.

Η κατάλληλη οργάνωση του περιεχομένου ενός ιστοτόπου, έτσι ώστε να αυξάνεται η ευρεσιμότητα των πληροφοριών και να διευκολύνεται η επιτυχής ολοκλήρωση των τυπικών εργασιών των χρηστών, αποτελεί έναν από τους πρωταρχικούς στόχους των σχεδιαστών ιστοτόπων. Οι υπάρχουσες τεχνικές του πεδίου Αλληλεπίδρασης-Ανθρώπου Υπολογιστή που συνεισφέρουν στην επίτευξη αυτού του στόχου συχνά αγνοούνται εξαιτίας των απαιτήσεών τους σε χρονικούς και οικονομικούς πόρους. Ειδικότερα για ειδησεογραφικούς ιστοτόπους, τόσο το μέγεθος τους όσο και η καθημερινή προσθήκη και τροποποίηση των παρεχόμενων πληροφοριών, καθιστούν αναγκαία τη χρήση αποδοτικότερων τεχνικών για την οργάνωση του περιεχομένου τους. Στην εργασία αυτή διερευνούμε την αποτελεσματικότητα μίας μεθόδου, επονομαζόμενης AutoCardSorter, που έχει προταθεί στη βιβλιογραφία για την ημιαυτόματη κατηγοριοποίηση ιστοσελίδων, βάσει των σημασιολογικών συσχετίσεων του περιεχομένου τους, στο πλαίσιο οργάνωσης των πληροφοριών ειδησεογραφικών ιστοτόπων. Για το σκοπό αυτό διενεργήθηκαν πέντε συνολικά μελέτες, στις οποίες πραγματοποιήθηκε τόσο ποσοτική όσο και ποιοτική σύγκριση των κατηγοριοποιήσεων που προέκυψαν από συμμετέχοντες σε αντίστοιχες μελέτες ταξινόμησης καρτών ανοικτού και κλειστού τύπου, με τα αποτελέσματα της τεχνικής AutoCardSorter. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι η AutoCardSorter παρήγαγε ομαδοποιήσεις άρθρων που βρίσκονται σε μεγάλη συμφωνία με αυτές των συμμετεχόντων στις μελέτες, αλλά με σημαντικά αποδοτικότερο τρόπο, επιβεβαιώνοντας προηγούμενες παρόμοιες μελέτες σε ιστοτόπους άλλων θεματικών κατηγοριών. Επιπρόσθετα, οι μελέτες έδειξαν ότι μία ελαφρώς τροποποιημένη εκδοχή της AutoCardSorter τοποθετεί νέα άρθρα σε προϋπάρχουσες κατηγορίες με αρκετά μικρότερο ποσοστό συμφωνίας συγκριτικά με τον τρόπο που επέλεξαν οι συμμετέχοντες. Η εργασία ολοκληρώνεται με την παρουσίαση κατευθύνσεων για την βελτίωση της αποτελεσματικότητας της AutoCardSorter, τόσο στο πλαίσιο οργάνωσης του περιεχομένου ειδησεογραφικών ιστοτόπων όσο και γενικότερα. / The proper structure of a website's content, so as to increase the findability of the information provided and to ease the typical user task-making, is one of the primary goals of website designers. The existing methods from the field of HCI that assist designers in this, are often neglected due to their high cost and human resources demanded. Even more so on News Sites, their size and the daily content updating call for improved and more efficient techniques. In this thesis we investigate the efficiency of a novel method, called AutoCardSorter, that has been suggested in bibliography for the semi-automatic content categorisation based on the semantic similarity of each webpage-content. To accomplish this we conducted five comparative studies in which the method was compared, to the primary alternatives of the classic Card Sorting method (open, closed). The analysis of the results showed that AutoCardSorter suggested article categories with high relavance to the ones suggested from a group of human subjects participating in the CardSort studies, although in a much more efficient way. This confirms the results of similar previous studies on websites of other themes (eg. travel, education). Moreover, the studies showed that a modified version of the method places articles under pre-existing categories with significant less relavance to the categorisation suggested by the participants. The thesis is concluded with the proposal of different ways to improve the proposed method's efficiency, both in the content of News Sites and in general.

Οι τεχνολογίες πολλαπλής αφής παρουσιάζουν μεγάλο ερευνητικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον στον τομέα της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή από τις προηγούμενες κιόλας δεκαετίες. Το κόστος όμως τέτοιων συστημάτων καθιστούσε απαγορευτική τη χρήση τους εκτός έξω από το χώρο ερευνητικών εργαστηρίων. Οι εξελίξεις στον τομέα αυτό είναι ραγδαίες με αποτέλεσμα πλέον τα συστήματα αυτά να καθίστανται προσιτά και ιδιαίτερα ελκυστικά, προσφέροντας έτσι τη δυνατότητα ευρύτερης αποδοχής τους. Η διπλωματική αυτή εργασία, που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο της Ερευνητικής Ομάδας Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών, υπό την επίβλεψη του Καθ. Νικόλαου Αβούρη, περιγράφει σε πρώτο στάδιο τη μελέτη και αξιολόγηση των τεχνολογιών αφής και ιδιαίτερα των οπτικών καθώς αυτές επιτρέπουν την κατασκευή συστημάτων μεγάλων διαστάσεων. Έπειτα από επιλογή της καταλληλότερης τεχνολογίας με βάση τις προαπαιτούμενες προδιαγραφές παρουσιάζεται η κατασκευή ενός λειτουργικού συστήματος πολλαπλής αφής με χρήση της τεχνικής ‘Diffused Illumination’. Η αναγνώριση των σημείων αφής επετεύχθη με χρήση του προγράμματος ανοιχτού λογισμικού CommunityCoreVision (CCV). Στόχος της κατασκευής είναι η αξιολόγηση του ίδιου του συστήματος καθώς και η έρευνα και η αξιολόγηση νέων τρόπων αλληλεπίδρασης με το σύστημα αυτό. Η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε μέσω πειραματικής διαδικασίας που κατέδειξε την αποτελεσματικότητα του συστήματος στη διαχείριση αντικειμένων σε σχέση με έναν επιτραπέζιο υπολογιστή. Η εφαρμογή του πειράματος αναπτύχθηκε με τη γλώσσα Python και το Kivy. Η διαδικασία αυτή οδήγησε στην απόκτηση πρακτικών και θεωρητικών γνώσεων σε μεγάλο μέρος του γνωστικού φάσματος του τομέα της κατασκευής ολοκληρωμένων συστημάτων. / When interacting with a regular desktop computer, indirect devices such as a mouse or keyboard are used to control the computer. Results of the interaction are displayed on a monitor. Current operating systems are restricted to one pointing device. With the introduction of multi-touch, a new form of human computer interaction is introduced. Multi-touch combines display technology with sensors which are capable of tracking multiple points of input. The idea is that this would allow users to interact with the computer in a natural way. Furthermore, unlike interaction on a desktop computer, multi-touch allows multiple users to interact with the same devices at the same time. Due to recent innovations multi-touch technology has become affordable. For this project an optical based multi-touch device has been designed and constructed at the Human Computer Interaction group of the Electrical and Computer Engineering department of the University of Patras. To perform multi-touch point tracking we used CommunityCoreVision (CCV), a free open source multi-touch framework. To demonstrate the possibilities of multi-touch input technology the system was tested with existing applications, which are controlled by gestures. Multi-touch systems are often stand-alone systems that do not have external input devices attached, however, such devices can be used to support difficult task such as writing. In order to simplify common tasks, a gesture recognition engine has been evaluated along with a multi-touch mouse driver compatible with Windows 7 that supports TUIO messages. Through an experiment designed with the Python based Kivy framework, we evaluate how multi-touch input performs on a specific object manipulation task compared to conventional mouse input.

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της αποτελεσματικής σχεδίασης ιστοτόπων που υποστηρίζουν την εύχρηστη διαδραστική αναζήτηση. Με τον όρο διαδραστική αναζήτηση περιγράφεται η διερευνητική αλληλεπίδραση ενός χρήστη με έναν ιστότοπο, με στόχο την εύρεση πληροφορίας στο πλαίσιο μίας εργασίας του, χωρίς τη χρήση διαδικτυακών μηχανών αναζήτησης. Η διατριβή εντάσσεται στην περιοχή της ευχρηστίας του Διαδικτύου και γενικότερα της μελέτης αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή και ειδικότερα αλληλεπίδρασης χρηστών με πληροφορία. Ένας ιστότοπος είναι συχνά, όχι μόνο μια εφαρμογή με την οποία αλληλεπιδρά ο χρήστης αλλά και ένας πληροφοριακός χώρος, του οποίου η κατάλληλη δόμηση και διασύνδεση του περιεχομένου επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την ευχρηστία του. Συνεπώς, η ανάπτυξη μεθοδολογιών για τον επιτυχή σχεδιασμό της πληροφοριακής αρχιτεκτονικής (information architecture) ενός ιστοτόπου παραμένει μία σημαντική σχεδιαστική πρόκληση. Η διατριβή προτείνει μία νέα μεθοδολογία σχεδιασμού και αξιολόγησης της πληροφοριακής αρχιτεκτονικής ιστοτόπων, τη MEDIAMIS (Methodology for the Efficient Design of Information Architectures based on Models of Interactive Search). Η συνεισφορά της έγκειται στο γεγονός ότι βελτιστοποιεί και συστηματοποιεί τη διαδικασία σχεδιασμού ή αξιολόγησης. Η MEDIAMIS είναι εμπνευσμένη από εδραιωμένες χρηστοκεντρικές τεχνικές και πρόσφατα μοντέλα της συμπεριφοράς των ανθρώπων κατά τη διαδραστική αναζήτηση. Η μεθοδολογία απευθύνεται σε μηχανικούς του Διαδικτύου και αποσκοπεί στη δημιουργία ιστοτόπων που υποστηρίζουν την εύχρηστη διαδραστική αναζήτηση από τους χρήστες τους. Προκειμένου να υποστηριχθεί η MEDIAMIS αναπτύχθηκαν δύο πρωτότυπα εργαλεία, το AutoCardSorter (Automated Card Sorting Tool) και το ISEtool (InfoScent Evaluator Tool). Το πρώτο υποστηρίζει τη διαδικασία δόμησης του περιεχομένου ενός ιστοτόπου, ενώ το δεύτερο τη δημιουργία σημασιολογικά κατάλληλων λεκτικών περιγραφών για τους υπερσυνδέσμους ενός ιστοτόπου. Τέλος, στο πλαίσιο της διατριβής, εξετάζεται η εγκυρότητα και αποδοτικότητα της MEDIAMIS και των υποστηρικτικών εργαλείων, μέσα από έξι πειραματικές μελέτες. Στις μελέτες αυτές συγκρίθηκαν εκτενώς τα αποτελέσματα της προτεινόμενης προσέγγισης με αυτά καθιερωμένων χρηστοκεντρικών τεχνικών και μετρικών της παρατηρούμενης συμπεριφοράς των χρηστών. Τα συμπεράσματα των μελετών έδειξαν ότι η MEDIAMIS παράγει αποτελέσματα εφάμιλλης ποιότητας με εδραιωμένες χρηστοκεντρικές τεχνικές, αλλά με σημαντικά αποδοτικότερο τρόπο. / This thesis addresses the problem of effective design of websites that enhance findability of information during interactive search. The term interactive search is used to describe the exploratory, goal−directed browsing activity of a user, while seeking information in a website. Seeking information using a search engine is not an object of study in this thesis. The thesis falls into the field of human computer interaction, and the subfields of Web usability and human information interaction. A website should be treated both as a user interface as well as a hypertext information space, whose structural design has a significant influence on intuitive access to content, task completion and overall user experience. In today’s information explosion, one of the biggest challenges in web design is the effective design of its information architecture. The latter constitutes the research objective of this thesis. The thesis proposes a new methodology to design and evaluate the information architecture of websites, the MEDIAMIS (Methodology for the Efficient Design of Information Architectures based on Models of Interactive Search). The contribution of the proposed approach is that is optimizes and systemizes the information architecture design or evaluation process. MEDIAMIS is inspired by established user-centered techniques and recent cognitive models of user’s interactive search behavior. MEDIAMIS is addressed to Web practitioners and deals with the design or evaluation of a website’s information structure and labeling system. In the context of the proposed methodology, two innovative tools have been developed. The first tool, AutoCardSorter (Automated Card Sorting Tool), supports the structural design of a website. The second tool, ISEtool (InfoScent Evaluator Tool), facilitates the production of semantically appropriate hyperlink labels for the typical goals of a website. The applicability of the proposed methodology and the effectiveness and efficiency of the associated tools were examined through six experimental studies. These studies compared both quantitavely and qualitatively the results of the proposed methodology against the ones derived from established user-centered design approaches, such as card sorting, and against observed and subjective user data. It was found that the proposed methodology lead to a substantial efficiency gain, without expense in the quality of results.

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της αποτελεσματικής αξιολόγησης ευχρηστίας φορητών εφαρμογών. Με τον όρο “φορητές εφαρμογές” περιγράφονται οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες που είναι σχεδιασμένες να παρέχονται μέσω φορητών συσκευών και έχουν ως στόχο να βοηθήσουν τον άνθρωπο στις καθημερινές του προσωπικές ή επαγγελματικές δραστηριότητες. Η αλληλεπίδραση ενός χρήστη με μία τέτοια ηλεκτρονική υπηρεσία είναι μια διαδικασία πολύπλοκη που δεν υποστηρίζεται από μία μεμονωμένη εφαρμογή και δεν περιορίζεται πλέον στα στενά όρια ενός γραφείου. Αντίθετα, επιτυγχάνεται με διαμεσολάβηση σύγχρονων και συχνά πολυχρηστικών υπολογιστικών μονάδων (φορητές συσκευές, υπολογιστές) και επιμέρους συσκευών και λαμβάνει χώρα σε διάφορα φυσικά περιβάλλοντα. Σε πολλές περιπτώσεις εμπλέκει περισσότερους από έναν χρήστες οι οποίοι μπορεί να συνεργάζονται είτε εκ του σύνεγγυς είτε εξ αποστάσεως προκειμένου να εκτελέσουν μια εργασία. Η μελέτη αυτής της αλληλεπίδρασης μπορεί να δώσει πολύτιμα συμπεράσματα τόσο για την ευκολία χρήσης των σύγχρονων υπολογιστικών συστημάτων όσο και για τη χρησιμότητά τους και αποτελεί μια σημαντική ερευνητική πρόκληση του επιστημονικού πεδίου Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή και ιδιαίτερα της Τεχνολογίας Ευχρηστίας. Οι κλασσικές μέθοδοι ευχρηστίας καλούνται να αντιμετωπίσουν την πρόκληση της επιτυχούς αξιολόγησης των φορητών εφαρμογών, δηλαδή της αποτίμησης των χαρακτηριστικών ποιότητάς τους που επηρεάζουν την εμπειρία χρήσης τους. Τόσο τα χαρακτηριστικά των χρησιμοποιούμενων συσκευών όσο και το περιβάλλον χρήσης των εφαρμογών αυτών, τις διαφοροποιούν κατά πολύ από τις εφαρμογές επιτραπέζιου υπολογιστή. Καθώς η διείσδυσή τους στις καθημερινές δραστηριότητες του ανθρώπου είναι ολοένα και αυξανόμενη, η ανάγκη για μεθοδολογίες και εργαλεία που μπορούν να βοηθήσουν την αξιολόγηση της χρήσης τους κρίνεται επιτακτική. Στην παρούσα εργασία καταρχήν περιγράφονται οι κλασσικές μέθοδοι αξιολόγησης υπολογιστικών συστημάτων και στη συνέχεια αξιολογούνται ως προς την επάρκεια των δεδομένων που μπορούν να συλλέξουν και την πληρότητα των αποτελεσμάτων που μπορούν να δώσουν στην περίπτωση χρήσης τους για αξιολόγηση ευχρηστίας φορητών εφαρμογών. Παράλληλα γίνεται επισκόπηση της βιβλιογραφίας που Περίληψη 12 Διδακτορική διατριβή αφορά την αξιολόγηση ευχρηστίας των φορητών εφαρμογών και εξετάζονται τα κυριότερα ζητήματα της μεθόδου αξιολόγησης, περιλαμβάνοντας μεταξύ άλλων την επιλογή του χώρου αξιολόγησης και τα δεδομένα που πρέπει να συλλεγούν και αναλυθούν. Στη συνέχεια προτείνεται η μεθοδολογία αξιολόγησης ευχρηστίας φορητών εφαρμογών MOBELIC (MOBile Evaluation Life Cycle methodology). Η MOBELIC υποστηρίζει την αξιολόγηση ευχρηστίας μιας φορητής εφαρμογής σε όλο τον κύκλο ανάπτυξής της. Αποτελεί συνδυασμό από υπάρχουσες μεθόδους αξιολόγησης λαμβάνοντας όμως υπόψη τη φάση ανάπτυξης στην οποία βρίσκεται η υπό αξιολόγηση φορητή εφαρμογή, την ποιότητα των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από κάθε μέθοδο, το χρόνο και τους πόρους που απαιτούνται για τη διεξαγωγή καθεμιάς από αυτές, καθώς και το χρόνο για την ανάλυση των δεδομένων τους και την εξαγωγή πολύτιμων συμπερασμάτων. Η συνεισφορά της μεθοδολογίας MOBELIC έγκειται στο γεγονός ότι βελτιστοποιεί τη διαδικασία αξιολόγησης μιας φορητής εφαρμογής υποστηρίζοντάς την από τις αρχικές φάσεις ανάπτυξης μέχρι τα τελευταία στάδια ολοκλήρωσής της. Προκειμένου να υποστηριχθεί η μεθοδολογία ΜOBELIC, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε το εργαλείο ActivityLens. Αποτελεί ένα εργαλείο παρατήρησης και ανάλυσης των δεδομένων που συλλέγονται κατά τη διάρκεια μελετών της αλληλεπίδρασης χρηστών με φορητές εφαρμογές. Το εργαλείο παρέχει τη δυνατότητα παρακολούθησης των διακριτών φάσεων ανάπτυξης μιας φορητής εφαρμογής και επιτρέπει τη σύγκριση των προβλημάτων ευχρηστίας που παρατηρούνται σε αυτές, χρησιμοποιώντας κοινό σχήμα κωδικοποίησης των προβλημάτων. Παράλληλα, ενσωματώνοντας κατάλληλα σχεδιασμένες λειτουργίες, βοηθάει τον αναλυτή να απομονώσει συγκεκριμένους τύπους δράσεων που υποδεικνύουν πρόβλημα στη χρήση των εξεταζόμενων εφαρμογών. Τέλος στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, εξετάζεται η εφαρμοσιμότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας καθώς και η αποτελεσματικότητα του εργαλείου ανάλυσης, μέσα από μία μελέτη περίπτωσης που περιλαμβάνει τη διενέργεια 3 διακριτών πειραμάτων. Η αξιολόγηση αφορά μία συνεργατική εκπαιδευτική φορητή εφαρμογή προορισμένη να πληροφορεί μαθητές για τα εκθέματα ενός Μουσείου. / This thesis deals with the problem of effective usability evaluation of mobile applications. The term “mobile applications” describes the electronic services that are designed to operate under mobile devices in order to meet the everyday needs of people. There are special characteristics of mobile applications, compared to established desktop applications. Thus, the dynamic context of use and the small size of mediating mobile devices differentiate their use and increase the complexity of their usability evaluation. There are various established methods that have been extensively used in traditional human-computer interaction research in order to evaluate the use of desktop applications. This thesis, firstly examines the suitability of such methods in usability evaluation of mobile applications. The survey indicated that all these methods can be effective. However their application produces different types of data and requires different amount and kind of resources. In the frame of this thesis, MOBELIC, a new methodology for the usability evaluation of mobile applications, is proposed. The goal of MOBELIC is the optimization of evaluation process due to the short life-cycle of mobile applications. It is an effective combination of selected established methods supporting the redesign of a mobile application during its development life-cycle. The main characteristic of this methodology is that it proposes the iterative application of each evaluation method, depending on certain factors, such as the mobile application implementation phase, the quality of the expected method results and the required resources. Subsequently, the design and the implementation of a usability evaluation tool, the ActivityLens, that support the proposed methodology, are described in this thesis. ActivityLens integrates and synchronizes multiple heterogeneous data that describe the interaction of real users with mobile applications. Furthermore, the tool incorporates especially designed mechanisms for annotation and analysis of collected data in order to facilitate usability experts to extract meaningful information. The applicability of the proposed methodology and the effectiveness of the ActivityLens are examined through an extended case study in which the usability of an educational mobile application is evaluated. The case study consists of three discrete experiments including the use of different evaluation methods according to the proposed methodology.

The main goal of this thesis is to propose an evaluation method for visual interface design and more specifically for website design. The proposed visual design evaluation method is an adaptation of Preference Mapping (PM) techniques. It is based on overall preference ratings after multiple comparisons of alternative designs and on various multivariate statistical techniques for the analysis, visualization and interpretation of the resulting data. The suitability of the approach for visual interface design evaluation has been explored in four case studies involving overall 149 participants judging 51 websites. In each case study a different website domain was explored in order to examine whether the importance of certain design characteristics is context specific. Heterogeneity in preferences and perceptions was also studied showing that average construct scores are only representative for subsections of the participant sample. In order to aid the preference interpretation process additional data about study websites have been collected from three distinct sources: a) Subjective construct ratings provided by the participants after preference evaluation b) Descriptive attribute ratings obtained from trained expert panel on the same websites c) Objective measures of visual characteristics of the websites In each case study the potential of these types of measurements to explain preference variance has been investigated individually and in combination. The results showed that depending on the characteristics of each case study varying combinations of these types of data had the best explanatory power. A variety of methods (e.g. Internal and External PM) and statistical techniques (e.g. Principal Component Analysis (PCA), Generalized Procrustes Analysis (GPA) and Partial Least Squares (PLS)) have been used in order to summarize and visualize participant preference data of all case studies. In general, the method proposed in this thesis has several advantages over other visual design evaluation methods as for example use of standardized questionnaires. The method is flexible and can be used in various stages of design development but most importantly it allows for the identification of important visual design characteristics without ignoring the diversity that exist both among users and among website domains. These advantages have been demonstrated in the visual design evaluation studies presented in this thesis involving websites from four distinct domains. / Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι η πρόταση και ανάπτυξη μεθόδου αξιολόγησης διεπιφανειών χρήστη που θα λαμβάνει υπόψη τόσο τα αντικειμενικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού, όσο και την υποκειμενική διάσταση που διέπει αξιολογήσεις με επίκεντρο τον χρήστη. Για την επίτευξη του στόχου αυτού αναπτύχθηκε μέθοδος αξιολόγησης, η οποία βασίζεται στην συγκριτική αξιολόγηση εναλλακτικών σχεδιασμών κατά την φάση συλλογής δεδομένων και στην χαρτογράφηση προτίμησης κατά την φάση ανάλυσης αποτελεσμάτων. Για την διερεύνηση της καταλληλότητας της προτεινόμενης μεθόδου αξιολόγησης, διεξήχθησαν τέσσερις μελέτες περίπτωσης κατά τις οποίες αξιολογήθηκαν συνολικά 51 ιστοσελίδες από 149 αξιολογητές. Κάθε μελέτη περίπτωσης διερευνούσε διαφορετική κατηγορία ιστοσελίδων και διαφορετικά σενάρια χρήσης της μεθόδου (π.χ. φάση προδιαγραφών, αξιολόγηση πρωτοτύπων κ.α.), έτσι ώστε να αξιολογηθεί η δυνατότητα της μεθόδου να εφαρμοστεί σε διαφορετικές συνθήκες. Σημαντικό πλεονέκτημα της προτεινόμενης μεθόδου είναι η δυνατότητα αναγνώρισης ετερογένειας απόψεων του δείγματος, η οποία σε άλλες μεθόδους αξιολόγησης θεωρείται θόρυβος στα δεδομένα και παραβλέπεται. Τα αποτελέσματα των αξιολογήσεων αναδεικνύουν σημαντική ετερογένεια αλλά και σχετική συμφωνία στις προτιμήσεις και αντιλήψεις των συμμετεχόντων. Με στόχο την ερμηνεία των αποτελεσμάτων από τα πειράματα αξιολόγησης διερευνήθηκαν τρεις πηγές δεδομένων πέρα από τις ταξινομήσεις προτίμησης από τους συμμετέχοντες σε όλες τις μελέτες περίπτωσης: α) αξιολογήσεις βάσει υποκειμενικών χαρακτηριστικών από τους ίδιους τους συμμετέχοντες που ταξινόμησαν τις ιστοσελίδες με βάση την προτίμηση τους β) αξιολογήσεις περιγραφικών και αντικειμενικών σχεδιαστικών χαρακτηριστικών από ομάδα εκπαιδευμένων εμπειρογνωμόνων γ) Αντικειμενικές μετρήσεις σχεδιαστικών χαρακτηριστικών με αυτόματα και ημιαυτόματα εργαλεία αναγνώρισης εικόνας Η δυνατότητα να ερμηνευτούν οι προτιμήσεις των χρηστών με την βοήθεια αυτών των πηγών δεδομένων, διερευνήθηκε ξεχωριστά αλλά και σε συνδυασμό σε κάθε μελέτη περίπτωσης. Στόχος ήταν να αποτιμηθεί η δυνατότητα συσχέτισης δεδομένων που διακατέχονται από διαφορετικά επίπεδα υποκειμενισμού με τις προτιμήσεις των συμμετεχόντων. Ιδανικά, θα αρκούσαν αντικειμενικές μετρήσεις και δεν θα επιβαρύνονταν οι χρήστες με επιπλέον βαθμολογήσεις των διεπιφανειών. Τα αποτελέσματα όμως έδειξαν ότι ένας συνδυασμός αντικειμενικών και υποκειμενικών χαρακτηριστικών ήταν ο βέλτιστος για την επιτυχή ερμηνεία των προτιμήσεων των χρηστών. Η μέθοδος αξιολόγησης που προτείνεται στα πλαίσια αυτής της διατριβής παρουσιάζει συγκριτικά πλεονεκτήματα σε σχέση με την χρήση τυποποιημένων ερωτηματολόγιων που είναι η επικρατέστερη μέθοδος στον χώρο της επικοινωνίας ανθρώπου υπολογιστή. Τα πλεονεκτήματα αυτά σχετίζονται κυρίως με την ευελιξία της μεθόδου και γίνονται εμφανή στις μελέτες αξιολόγησης που διεξήχθησαν με στόχο την εφαρμογή της μεθόδου για την αξιολόγηση ιστοσελίδων που ανήκουν σε τέσσερα διαφορετικά πεδία εφαρμογής.

Η βιομηχανία παραγωγής ρούχων, ακόμα και σήμερα, αποτελεί ένα βιομηχανικό κλάδο όπου η αυτοματοποίηση είναι εν μέρει σχεδόν ανύπαρκτη και εν γένει σε εμβρυικό στάδιο. Ένα μεγάλο τμήμα της γραμμής παραγωγής αποτελεί το τμήμα κατά το οποίο κομμάτια υφάσματος ράβονται σε μία ραπτομηχανή. Το στάδιο της ραφής, παρόλο που είναι το μεγαλύτερο σε χρονική διάρκεια και το σημαντικότερο στην τελική ποιότητα, παραμένει σχεδόν εξολοκλήρου μία χειρονακτική εργασία. Οι ιδιαιτερότητες των υφασμάτων όπως: η πολύ μικρή αντίστασή τους σε κάμψη, οι μεγάλες παραμορφώσεις τους, η απρόβλεπτη στατική/δυναμική συμπεριφορά τους, η ανισότροπη και μη-γραμμική φύση τους και η ανομοιογένειά τους είναι οι κύριοι παράγοντες των έντονων δυσκολιών κατά τον χειρισμό τους. Η ρομποτική ραφή είναι ένα σχετικά νέο ερευνητικό πεδίο αλλά και εξαιρετικά πολύπλοκο πρόβλημα, όπου ελάχιστοι ερευνητές έχουν προσπαθήσει να προσεγγίσουν. Αυτή τη στιγμή, από όσο είναι δυνατόν να είναι γνωστόν, μόνο τρία ερευνητικά κέντρα ασχολούνται, σε διεθνή επίπεδο, ενώ το ένα από αυτά είναι η Ομάδα Ρομποτικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός ευέλικτου συστήματος το οποίο ενσωματώνει όλα εκείνα τα ευφυή χαρακτηριστικά ώστε να συμβάλει στη ρομποτική αυτοματοποίηση της ραφής υφασμάτων. Η επίτευξη αυτού του στόχου στηρίζεται σε μεθόδους υπολογιστικής νοημοσύνης, σε τακτικές εμπνευσμένες από τον τρόπο εργασίας του ίδιου του ανθρώπου και στην ποιοτική διαχείριση της γνώσης/δεδομένων που εμπεριέχουν ασάφεια. Ταυτόχρονα, επιτυγχάνεται ο έλεγχος της ραφής χωρίς τη χρήση αναλυτικών μοντέλων τόσο των υφασμάτων όσο και της διαδικασίας. Ο συντονισμός όλων των προηγουμένων επιτυγχάνεται από ένα ευέλικτο ευφυές ιεραρχικό σύστημα ελέγχου της διαδικασίας της ραφής. Στην παρούσα διατριβή αναπτύχθηκε ένα σύνολο νέων μεθόδων για την αυτοματοποιημένη ραφή υφασμάτων με ένα βιομηχανικό ρομπότ εφοδιασμένο με έναν αισθητήρα δύναμης και μία κλασσικού τύπου ραπτομηχανή. Η πρωτότυπη προσέγγιση που αποτελεί το πλαίσιο της διατριβής αποτελείται από ένα ιεραρχικό σύστημα εκτιμήσεων, αποφάσεων και ελέγχου της διαδικασίας ραφής. Γίνεται μία συστηματική μελέτη, καταγραφή και αξιολόγηση όλων των χειρισμών του υφάσματος, πριν και κατά τη διάρκεια της ραφής, ως προς τις απαιτήσεις τους σε συστήματα αισθητήρων αλλά και στρατηγικών ελέγχου. Αναπτύσσεται μία πρωτότυπη βάση δεδομένων και ένα έμπειρο σύστημα που ενσωματώνουν όλη αυτή την προγενέστερη γνώση και εμπειρία. Παρουσιάζεται η ιδέα της εφαρμογής μεθόδων υπολογιστικής νοημοσύνης στο επιστημονικό πεδίο της ραφής υφασμάτων και εφαρμογής μεθόδων ευφυούς ελέγχου, για την τάνυση των υφασμάτων, βασισμένες σε νευρωνικά δίκτυα οι οποίες, για πρώτη φορά, χρησιμοποιούν ποιοτικές εκτιμήσεις των ιδιοτήτων και των χαρακτηριστικών των υφασμάτων. Έτσι, εισάγεται η έννοια των λεκτικών μεταβλητών για την ποιοτική περιγραφή των ιδιοτήτων των υφασμάτων. Στο πλαίσιο αυτό, εκφράζεται για πρώτη φορά, ποιοτικά σαν ποσοστό, η έννοια της “εκτατότητας” (extensibility) των υφασμάτων, που είναι μία βασική και καθοριστική ιδιότητά τους κατά την εργασία της ραφής τους. Επίσης περιγράφεται η ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου αυτοματοποιημένου πειραματικού προσδιορισμού της “εκτατότητας” των υφασμάτων. Η πρωτότυπη αυτή προσέγγιση εφαρμόστηκε σε μονά και διπλά υφάσματα ενώ τα πειράματα εφελκυσμού ενσωματώθηκαν “έξυπνα” στην ίδια τη ραπτομηχανή και λίγο πριν τη διαδικασία της ραφής. Παρουσιάζεται ένα ασαφές σύστημα εξαγωγής της επιθυμητής τάνυσης, κατά τη ραφή του κάθε υφάσματος, το οποίο βασίζεται στην ποιοτική εκτίμηση της “εκτατότητας” του υφάσματος και διαμορφώθηκε από την εμπειρία του έμπειρου χειριστή και την ασαφή συνεπαγωγή που κάνει αυτός ανάμεσα στην “εκτατότητα” και την επιθυμητή τάνυση. Αναπτύχθηκε μία νέα μέθοδος ελέγχου της τάνυσης του υφάσματος κατά τη ραφή του. Σε αυτή χρησιμοποιήθηκε ένας νευρωνικός ελεγκτής ευθείας τροφοδότησης για τον έλεγχο του ρομποτικού άκρου εργασίας με σκοπό τη διατήρηση της τάνυσης του υφάσματος σύμφωνα με την εκάστοτε επιθυμητή. Επιπροσθέτως, παρουσιάζεται η επέκταση της προτεινόμενης προσέγγισης, του νευρωνικού ελέγχου της τάνυσης, η οποία έδειξε τη δυνατότητα γενίκευσής της και σε άλλες παραπλήσιες εργασίες. Επίσης, καταγράφονται τα νέα ερευνητικά πεδία που ανοίγουν στο χώρο της συνεργασίας ανθρώπου-ρομπότ για τον χειρισμό υπερ-εύκαμπτων και εύκαμπτων αντικειμένων. Τελικά, παρουσιάζεται μία συστηματική εργαστηριακή εκτέλεση ραφών, σε μία μεγάλη ποικιλία τόσο μονών όσο και διπλών υφασμάτων, με ρομπότ ενώ συγκρίθηκαν αυτές με ραφές από έμπειρους. Μέσα από τις πειραματικές ραφές αναδεικνύεται, η αναζητούμενη ευελιξία του συστήματος και η ικανοποιητική απόκρισή του σε μία μεγάλη ποικιλομορφία υφασμάτων. / The clothing industry, even today, is an industry where automation is partly almost nonexistent and generally in their infancy stages. A large part of the production line is the part in which pieces of fabrics are sewn using a sewing machine. The sewing process, while being the largest in duration and the most important to the final quality of the cloths, remains almost entirely one handiwork. The specifics of fabrics like: their very little bending resistance, their large deformations, their unpredictable static / dynamic behavior, their anisotropic and non-linear nature and heterogeneity are the main factors of acute difficulties in their handling. The robotized sewing of fabrics is a relatively new research field but it is also an extremely complex problem, where few researchers have tried to investigate it. Right now, as far as can be known, only three research centers in international level are involved this field, while one of them is the Robotics Group of the University of Patras. The aim of this thesis is to develop a flexible system which incorporates all those intelligent features in order to help automate robotic sewing of fabrics. This objective is based on computational intelligence methods, in approaches inspired by the way a human works and finally in the qualitative management of the knowledge/data that involve uncertainties. Simultaneously, the sewing control is achieved without using analytical models of both the fabrics and process. The coordination, of all of the previous mentioned, is achieved by a flexible hierarchical intelligent control system of the sewing process. This thesis developed a set of new set of methods for automated sewing of fabrics using an industrial robot, equipped with a force sensor, and a conventional sewing machine. The novel approach, which composes the main framework of this thesis, consists of a hierarchical system of estimations, decisions and process control of the sewing task. It is a systematic study, of recording and evaluating all the fabric handling tasks before and during the sewing process, according to the necessary requirements in sensor systems and control strategies. An original database and an expert system incorporating all this prior knowledge and experience is developed. The idea of applying methods of computational intelligence to the scientific field of sewing fabrics is presented. Also, the application of intelligent control methods, for stretching the fabrics during the sewing, which is based on neural networks while using qualitative assessment of the properties and characteristics of fabrics, is presented. Therefore, the concept of using linguistic variables for the qualitative description of the properties of fabrics, is introduced. In this context, it is the first time where the concept of the "extensibility" of a fabric is expressed quantitatively as a percentage. This is an essential and determining property of a fabric that should be taken into account during the sewing process. Also, the development of a new method for the automated experimental determination of "extensibility" of fabrics is described. This original approach has been applied to single and double layers of fabrics, while the tensile experiments are ‘intelligently’ incorporated into the same sewing machine and just before the sewing process. A fuzzy system for determining the desired tension for each of the fabrics is presented. This system is based on a qualitative assessment of "extensibility" of each fabric and it is initialized by the experience of the experts and the fuzzy implication they make between "extensibility" and desired tension. A new method to control the tension of the fabric during the sewing is developed. A feedforward neural controller, to control the robotic gripper to maintain the tension of the fabric according to the respective desired, has been used. Additionally, an expansion of the proposed approach is presented, for the case of the neuro-control of the tension, which showed the controller’s ability of generalization to other similar tasks. Also, new research areas that have been opened in the field of human-robot cooperation for handling non-rigid and very flexible objects are stated. Finally, there is presented a systematic experimental robotic execution of seams in a wide variety of both single and double layers of fabrics, while the, produced by the robot, seams are compared with the seams produced by the experts. Through experimental phase and the results of the stitched fabrics it is highlighted the desired flexibility of the system and its satisfactory response in a wide variety of fabrics.