H παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά στην ανάπτυξη καινοτόμων λύσεων για σύγχρονα, βασισμένα στη γνώση, Συστήματα Υποστήριξης Συνεργασίας. Η προτεινόμενη προσέγγιση εστιάζει στο μοντέλο αναπαράστασης της συνεργασίας, καθώς και στο μοντέλο επιχειρηματολογίας που υιοθετείται κατά περίπτωση. Σε πρακτικό επίπεδο, αναπτύχθηκε και προτάθηκε ένα σύστημα υποστήριξης συνεργασίας, του οποίου η καινοτομία έγκειται στην ικανότητα δυναμικής προσαρμογής και απεικόνισης μιας συνεργασίας. Το σύστημα αυτό επιτρέπει την ελεύθερη, μηχανικά υποστηριζόμενη μετάβαση και εναλλαγή περιβαλλόντων συνεργασίας, όπου οι οντότητες, οι πράξεις και οι παρεχόμενοι μηχανισμοί προσαρμόζονται στις απαιτήσεις της τρέχουσας αναπαράστασης. Σε θεωρητικό επίπεδο, η επιχειρηματολογία εξετάζεται ως μια συγκεκριμένη λειτουργία συνεργασίας και διεξάγεται μελέτη σχετικά με τα διαφορετικά μοντέλα επιχειρηματολογίας. Στο πλαίσιο της μελέτης αυτής, αναδείχθηκε και προτάθηκε η αξία της σύνθεσης και συσχέτισης μεταξύ επιχειρημάτων ως μια δομή που φέρει συγκεκριμένη σημασία και αποτελεί αντικείμενο αξιοποίησης. Έτσι, η διατριβή επεκτείνει ένα γενικό μοντέλο επιχειρηματολογίας, το οποίο αρχικά ανάγεται και αναλύεται σε ένα γραφοθεωρητικό μοντέλο, ώστε να περιγραφεί ένας αποδοτικός τρόπος αξιοποίησης τέτοιων δομών σε υπολογιστικό επίπεδο. Τέλος, έχοντας αναγνωρίσει την κοινωνική διάσταση της συνεργασίας αλλά και τα κενά στα αντίστοιχα συστήματα, η διατριβή προτείνει ένα πλαίσιο που εκμεταλλεύεται τα χαρακτηριστικά και τις ιδιαιτερότητες των συστημάτων συνεργασίας, προκειμένου να εκμεταλευτεί το σχηματισμό ομάδων χρηστών σε μια κοινότητα. / This thesis concerns the development of innovative solutions for modern, knowledge-based Collaboration Support Systems. The proposed approach focuses on the representation model of collaboration, and the argumentation model adopted for various cases. On a practical level, a collaboration support system was developed and proposed. Its innovation lies in the ability to adapt and visualize a collaborative session; the system allows the arbitrary, machine supported transition and switch between environments, where entities, actions and the provided mechanisms adapt in order to meet the needs of the current representation. On a theoretical level, argumentation is considered as a particular mode of collaboration and a study is conducted on different argumentation models. In this study, the value of the composition and the inter-association between arguments is explored, as a structure that carries specific semantics and constitutes an asset under exploitation. Thus, the thesis extends a general argumentation model, which is initially reduced and analyzed as a graph-theoretic model, in order to describe an effective way of assessing such structures on a computational level. Finally, having recognized the social aspects of collaboration as well as the limitations in respective systems, the thesis proposes a framework that exploits the characteristics of collaboration support systems, in order to take advantage of the formation of user groups in a community.

Η ραγδαία ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού και η ταχύτατη διείσδυσή του σε κάθε έκφανση της καθημερινότητας του σύγχρονου ανθρώπου είναι έκδηλη. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των κινητών τηλεφώνων νέας γενιάς και των αντίστοιχων δικτύων, η πρόσβαση στον Παγκόσμιο Ιστό μέσω κινητών συσκευών δεν γίνεται μόνο περιστασιακά, αλλά πολλές φορές αποτελεί τον πρωτεύοντα τρόπο πρόσβασης. Επομένως, η ανάγκη αξιοποίησης των δυνατοτήτων των κινητών τηλεφώνων και αυτών που προσφέρει το Web2.0 είναι συνεχώς αυξανόμενη. Σε αυτό το πλαίσιο, η παροχή κάθε προσφερόμενης υπηρεσίας των Συστημάτων Υποστήριξης Επιχειρηματολογίας στο Web και στις κινητές συσκευές, φαίνεται αρκετά υποσχόμενη. Αυτό μπορεί να γίνει είτε δημιουργώντας τις αντίστοιχες Mobile εφαρμογές, είτε δημιουργώντας υπηρεσίες, οι οποίες είναι απόλυτα προσβάσιμες και από τις συσκευές κινητών τηλεφώνων. Στα πλαίσια της Διπλωματικής εργασίας προσπαθήσαμε να εκμεταλλευτούμε τα πλεονεκτήματα που δίνει ένα κινητό τηλέφωνο, όσον αφορά την ευχρηστία, την ευκολία πρόσβασης και τη χρήση του Web2.0, δημιουργώντας μία Mobile εφαρμογή που παρέχει σε χρήστες κινητού τηλεφώνου, με λειτουργικό σύστημα Windows Mobile, τη δυνατότητα να συμμετέχουν σε ένα συγκεκριμένο Σύστημα Υποστήριξης Επιχειρηματολογίας, το CoPe_it!. Με αυτόν τον τρόπο επιχειρούμε να συνεισφέρουμε στην προσπάθεια διεύρυνσης των πιθανών χρήσεων του συγκεκριμένου συστήματος. Σε πρώτη φάση μελετήθηκε η εξέλιξη του Παγκόσμιου Ιστού από το Web1.0 στο Web2.0 και οι προσφερόμενες σε αυτόν υπηρεσίες. Έπειτα παρουσιάστηκε η ανάπτυξη του Κινητού Παγκόσμιου Ιστού και το πώς μέσα από τις τεχνολογικές εξελίξεις αλλά και τις καθημερινές συνήθειες του μέσου ανθρώπου, οδηγούμαστε στην ανάγκη ύπαρξης δυνατότητας μεταφοράς κάθε είδους δραστηριότητας και προσφερόμενων υπηρεσιών από το Web στο Mobile Web. Στη συνέχεια μελετήθηκαν τα Συστήματα Υποστήριξης Επιχειρηματολογίας, ξεκινώντας από την ανάλυση κάποιων βασικών εννοιών, συνεχίζοντας με τα μοντέλα διαχείρισης επιχειρημάτων και καταλήγοντας σε εμπεριστατωμένη έρευνα των αντιστοίχων ηλεκτρονικών εργαλείων υποστήριξης που είναι διαθέσιμα είτε απλά ως ηλεκτρονικές εφαρμογές, είτε ως on-line Web-based εφαρμογές. Έπειτα αποκαλύπτεται το κενό που υπάρχει στο αντίστοιχο πεδίο του Mobile Web από την έλλειψη αντίστοιχης εφαρμογής, με μοναδικό «φωτεινό» σημείο την ύπαρξη εφαρμογών παραπλήσιου ενδιαφέροντος. Τέλος, παρουσιάστηκε η όλη διαδικασία ανάπτυξης της on-line κινητής εφαρμογής, Mobile CoPe_it!, αφού προηγήθηκε εκτενής παρουσίαση του ήδη υπάρχοντος μητρικού συστήματος. / --

Σε αυτή τη διατριβή προτείνεται ένα πρωτότυπο πλαίσιο το οποίο απελευθερώνει τους κινητούς χρήστες από προκαθορισμένα, μακράς διάρκειας συμβόλαια. Ο κύριος στόχος μας ήταν η δημιουργία ενός ενοποιημένου πλαισίου το οποίο θα μπορεί να ενταχθεί στα υπάρχοντα δίκτυα και τεχνολογίες παρέχοντας μια ολοκληρωμένη λύση για την αυτοματοποιημένη απόκτηση υπηρεσιών διαδικτύου. Η παρούσα διατριβή εστιάζει σε δύο σημαντικά θέματα διαδικτύωσης που είναι η αυτοματοποιημένη διαπραγμάτευση και η συνεργασία μεταξύ των παρόχων. Δίνοντας έμφαση στον αυτοματισμό έχει σχεδιαστεί και υλοποιηθεί ένα εξελιγμένο πλαίσιο για την απόκτηση υπηρεσίας που επιτρέπει στους τελικούς χρήστες, ακόμα και σε αυτούς που έχουν ελάχιστες γνώσεις για την λειτουργία του διαδικτύου, να αναζητήσουν προσβάσιμες υπηρεσίες, δίκτυα και παρόχους που βρίσκονται στην γεωγραφική τους θέση και να διεξάγουν αυτοματοποιημένες διαπραγματεύσεις με τους παρόχους. Η διαδικασία διαπραγμάτευσης μπορεί να διεξαχθεί είτε άμεσα με κάθε πάροχο που ανιχνεύεται στην γεωγραφική θέση του χρήστη είτε μέσω ενός μεσολαβητή υπηρεσιών. Ένα εξίσου σημαντικό ζήτημα σχετικά με την παροχή υπηρεσίας στους τελικούς χρήστες είναι η συνεργασία μεταξύ των παρόχων. Με τον όρο πάροχος αναφερόμαστε και στους παρόχους δικτυακής πρόσβασης (Internet Access Providers - IAPs) και στους παρόχους υπηρεσιών διαδικτύου (Internet Service Providers - ISPs). Το προτεινόμενο πλαίσιο διαπραγμάτευσης παρέχει την απαραίτητη υποδομή για την συνεργασία μεταξύ των IAPs και των ISPs ώστε να παρέχουν αυτήν την διαφάνεια στον τελικό χρήστη. Μια πρωτότυπη προσέγγιση για τον προσδιορισμό και την εκτέλεση του πρωτοκόλλου διαπραγμάτευσης σε συνδυασμό με την στρατηγική και τις προτιμήσεις του χρήστη παρουσιάζεται. Ο σχεδιασμός και η λειτουργία του συστήματος διαπραγμάτευσης βασίζεται στον συνδυασμό του πρόσθιου με τον οπίσθια κινούμενο συμπερασματικό λογισμό (forward and backward reasoning). Επιπλέον περιγράφεται μια πρότυπη υλοποίηση του πλαισίου δυναμικής απόκτησης υπηρεσίας πρόσβασης που χρησιμοποιήθηκε για την διενέργεια μετρήσεων, σε πραγματικές συνθήκες, σχετικά με τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση των διαπραγματεύσεων και την απόκτηση της υπηρεσίας πρόσβασης. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται και αναλύονται αποδεικνύουν την δυνατότητα εφαρμογής του προτεινόμενου πλαισίου απόκτησης υπηρεσίας και τα πλεονεκτήματα του σε σχέση με υπάρχουσες λύσεις. / In this thesis, a novel framework, which liberates mobile users from predefined, long-term contracts, is presented. This framework enables mobile users to dynamically acquire any kind of Internet Service, irrespectively of their location and the mobile device used. Our main objective was to create a unified framework which will be easily adopted by existing networks and technologies, imposing little or no restrictions, and provide a complete solution, agnostic to networks, technologies or administrative domains. The thesis focuses on two key networking issues, namely the service negotiation and the inter-provider cooperation, towards a fully automated service acquisition process. Emphasizing on automation, we have designed and implemented a sophisticated service acquisition framework which enables mobile users to search for accessible services, networks, providers, etc. located at their current geographical position and conduct automated negotiations with the providers. The negotiation process can be conducted either directly with any provider scanned in the user’s geographical position, or indirectly with a Service Request Broker (SRB). Through this framework, providers are able to receive incoming requests from new clients, without having any predefined contract with them. Another equally important issue towards service delivery to end-users is the cooperation between providers. With the term provider we refer to both Internet Access Providers (IAPs) and Internet Services Providers (ISPs). The proposed Negotiation Framework provides the necessary infrastructure that enables the cooperation of IAPs and ISPs in order to provide this transparency to the end-user. A novel approach for the specification and execution of the negotiation protocol in combination with the negotiation Strategy and users preferences is presented, based on declarative programming and forward and backward reasoning techniques. The flexible communication and negotiation framework that was defined enables automated negotiations between all parties and can be used as basis towards automated service acquisition for mobile users in Future Internet. A prototype implementation of the service acquisition framework that is based on the e-negotiations framework is also presented. Using this prototype we run some evaluation tests measuring the time needed for different service acquisition scenarios. The results prove the applicability of the framework as compared with similar approaches.

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.