No description available.

Dieser Vortrag befasst sich mit der Prozesskette bei der Entwicklung spinnenartiger Laufroboter. Es wird eine Möglichkeit der Abstraktion von der Natur aufgezeigt, sowie dessen Überführung in ein technisches System. Das kinematische Modell wird anschließend in MSC Adams simuliert.

Das Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Background Subtraction und deren Verwendung in einer Gestürzten-Personen-Erkennung im Kontext eines Roboter Nachtwächters in einer Pflegeeinrichtung. Dazu wird der aktuelle technische Stand bei der Background Subtraction betrachtet. Im Anschluss daran wird basierend auf der Recherche und den Rahmenbedingungen die durch das Einsatzszenario gegeben sind ein Ansatz gewählt und umgesetzt. / The topic of this thesis is the development of a background subtraction and its use in a fallen person detection in the context of a robot night watchman in a care facility. For this purpose, the current technical status of background subtraction is considered. Subsequently, an approach is selected and implemented based on the research and the conditions given by the application scenario.

In an interdisciplinary project, creative concepts for care robotics were developed. To explore the design space that these open up, we discussed them along the common differentiation of physical (effective) and social-emotional assistance. Trying to rate concepts on these dimensions frequently raised questions regarding the relation between the social-emotional and the physical, and highlighted gaps and a lack of conceptual clarity. We here present our design concepts, report on our discussion, and summarize our insights; in particular we suggest that the social and the physical dimension of care technologies should always be thought of and designed as interrelated.

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Thematik der Vorfertigung im Holzbau und zielt darauf ab, einen umfassenden Einblick zu der Entwicklung, den Praktiken, den Herausforderungen und Potentialen zu geben. Angesichts des steigenden Fachkräftemangels sowie der wachsenden Nachfrage nach bezahlbarem, qualitativ hochwertigem Wohnraum stellt die Produktion im Werk eine entscheidende Komponente für die zukünftige Entwicklung der Bauindustrie dar. Dabei wird die Integration von automatisierten Lösungen und Robotik thematisiert. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Möglichkeiten und Herausforderungen der Integration solcher Systeme zu untersuchen und Handlungsempfehlungen für die Umsetzung in Werkhallen abzuleiten. Um einen ausgewogenen Überblick zu gewährleisten, basiert die Untersuchung auf einer Analyse der traditionellen Vorfertigung und deren Limitation. Dabei werden zusätzlich automatisierte Technologien berücksichtigt. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, wie Robotik in diesem Kontext den Produktionsprozess optimieren kann. Im Zuge dieser Analyse werden Vorteile wie Effizienzsteigerung, Produktivität, Präzision und Ressourcenmanagement sowie potenzielle Herausforderungen in Bezug auf eine hohe Anfangsinvestition, Schulungsbedarf und Flexibilitätseinschränkungen herausgestellt. Die wichtigsten Erkenntnisse, aus der Quellenarbeit und den Experteninterviews, zeigen die wachsende Bedeutung der Integration von Robotik in der Vorfertigung im Holzbau und verdeutlichen die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Die vorliegende Arbeit legt einen Grundstein für das Verständnis der Vorfertigungsprozesse, die Integrationsmöglichkeit verschiedener Technologien und fördert das Verständnis der Potenziale und Herausforderungen, die mit der Nutzung dieser Technologien einher gehen. ...:1 Einleitung 2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung 2.1 Vorfertigung 2.1.1 Begriffsdefinitionen 2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung 2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen 2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion 2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext 2.2.1 Begriffsabgrenzung 2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau 2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle 3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung 3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen 3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen 3.2.1 Fertigungsform 3.2.2 Materialzuführung 3.2.3 Varianten des Aufbaus 3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen 4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus 4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz 4.1.1 Grundprinzipien 4.1.2 Aufbau 4.1.3 Konvertierung der Daten 4.1.4 Varianten des Aufbaus 4.1.5 Auswahl des passenden Roboters 4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes 4.3 Anwendungsbeispiel 5 Ergebnisse der Untersuchung 5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden 5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen 6 Zusammenfassung und Ausblick Ehrenwörtliche Erklärung Literaturverzeichnis Online - Quellen Abbildungsverzeichnis Anhang / This bachelor thesis explores the topic of prefabrication in timber construction and aims to provide a comprehensive insight into the development, practices, challenges and potentials. In view of the increasing shortage of skilled workers and the growing demand for affordable, high-quality housing, factory production is a crucial component for the future development of the construction industry. The integration of automated solutions and robotics will be addressed. The aim of this work is to investigate the possibilities and challenges of integrating such systems and to derive recommendations for action for implementation in factory buildings. To ensure a balanced overview, the study is based on an analysis of traditional prefabrication and its limitations. Automated technologies are also taken into account. A main focus is on how robotics can optimise the production process in this context. In the course of this analysis, benefits such as increased efficiency, productivity, precision and resource management are highlighted, as well as potential challenges in terms of high initial investment, training needs and flexibility limitations.The main findings from the source work and the expert interviews show the growing importance of the integration of robotics in prefabrication in timber construction and highlight the need for further research and development in this area. This thesis lays a foundation for understanding the prefabrication processes, the integration possibilities of different technologies and promotes the understanding of the potentials and challenges associated with the use of these technologies. The work emphasises the importance of further research and implementation of robotics in prefabrication to ensure the competitiveness and sustainability of the timber construction industry and to drive innovative advances.:1 Einleitung 2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung 2.1 Vorfertigung 2.1.1 Begriffsdefinitionen 2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung 2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen 2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion 2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext 2.2.1 Begriffsabgrenzung 2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau 2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle 3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung 3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen 3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen 3.2.1 Fertigungsform 3.2.2 Materialzuführung 3.2.3 Varianten des Aufbaus 3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen 4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus 4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz 4.1.1 Grundprinzipien 4.1.2 Aufbau 4.1.3 Konvertierung der Daten 4.1.4 Varianten des Aufbaus 4.1.5 Auswahl des passenden Roboters 4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes 4.3 Anwendungsbeispiel 5 Ergebnisse der Untersuchung 5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden 5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen 6 Zusammenfassung und Ausblick Ehrenwörtliche Erklärung Literaturverzeichnis Online - Quellen Abbildungsverzeichnis Anhang

In der vorliegenden Dissertation wurde ein datengetriebenes Verfahren zum maschinellen Lernen von Mensch-Roboter Interaktionen auf Basis von Mensch-Mensch Demonstrationen entwickelt. Während einer Trainingsphase werden Bewegungen zweier Interakteure mittels Motion Capture erfasst und in einem Zwei-Personen Interaktionsmodell gelernt. Zur Laufzeit wird das Modell sowohl zur Erkennung von Bewegungen des menschlichen Interaktionspartners als auch zur Generierung angepasster Roboterbewegungen eingesetzt. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes wird in drei komplexen Anwendungen evaluiert, die jeweils kontinuierliche Bewegungskoordination zwischen Mensch und Roboter erfordern. Das Ergebnis der Dissertation ist ein Lernverfahren, das intuitive, zielgerichtete und sichere Kollaboration mit Robotern ermöglicht.

Gesten sind ein Kommunikationsweg, der einem Betrachter Informationen oder Absichten übermittelt. Daher können sie effektiv in der Mensch-Roboter-Interaktion, oder in der Mensch-Maschine-Interaktion allgemein, verwendet werden. Sie stellen eine Möglichkeit für einen Roboter oder eine Maschine dar, um eine Bedeutung abzuleiten. Um Gesten intuitiv benutzen zukönnen und Gesten, die von Robotern ausgeführt werden, zu verstehen, ist es notwendig, Zuordnungen zwischen Gesten und den damit verbundenen Bedeutungen zu definieren -- ein Gestenvokabular. Ein Menschgestenvokabular definiert welche Gesten ein Personenkreis intuitiv verwendet, um Informationen zu übermitteln. Ein Robotergestenvokabular zeigt welche Robotergesten zu welcher Bedeutung passen. Ihre effektive und intuitive Benutzung hängt von Gestenerkennung ab, das heißt von der Klassifizierung der Körperbewegung in diskrete Gestenklassen durch die Verwendung von Mustererkennung und maschinellem Lernen. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit beiden Forschungsbereichen. Als eine Voraussetzung für die intuitive Mensch-Roboter-Interaktion wird zunächst ein Aufmerksamkeitsmodell für humanoide Roboter entwickelt. Danach wird ein Verfahren für die Festlegung von Gestenvokabulare vorgelegt, das auf Beobachtungen von Benutzern und Umfragen beruht. Anschliessend werden experimentelle Ergebnisse vorgestellt. Eine Methode zur Verfeinerung der Robotergesten wird entwickelt, die auf interaktiven genetischen Algorithmen basiert. Ein robuster und performanter Gestenerkennungsalgorithmus wird entwickelt, der auf Dynamic Time Warping basiert, und sich durch die Verwendung von One-Shot-Learning auszeichnet, das heißt durch die Verwendung einer geringen Anzahl von Trainingsgesten. Der Algorithmus kann in realen Szenarien verwendet werden, womit er den Einfluss von Umweltbedingungen und Gesteneigenschaften, senkt. Schließlich wird eine Methode für das Lernen der Beziehungen zwischen Selbstbewegung und Zeigegesten vorgestellt. / Gestures consist of movements of body parts and are a mean of communication that conveys information or intentions to an observer. Therefore, they can be effectively used in human-robot interaction, or in general in human-machine interaction, as a way for a robot or a machine to infer a meaning. In order for people to intuitively use gestures and understand robot gestures, it is necessary to define mappings between gestures and their associated meanings -- a gesture vocabulary. Human gesture vocabulary defines which gestures a group of people would intuitively use to convey information, while robot gesture vocabulary displays which robot gestures are deemed as fitting for a particular meaning. Effective use of vocabularies depends on techniques for gesture recognition, which considers classification of body motion into discrete gesture classes, relying on pattern recognition and machine learning. This thesis addresses both research areas, presenting development of gesture vocabularies as well as gesture recognition techniques, focusing on hand and arm gestures. Attentional models for humanoid robots were developed as a prerequisite for human-robot interaction and a precursor to gesture recognition. A method for defining gesture vocabularies for humans and robots, based on user observations and surveys, is explained and experimental results are presented. As a result of the robot gesture vocabulary experiment, an evolutionary-based approach for refinement of robot gestures is introduced, based on interactive genetic algorithms. A robust and well-performing gesture recognition algorithm based on dynamic time warping has been developed. Most importantly, it employs one-shot learning, meaning that it can be trained using a low number of training samples and employed in real-life scenarios, lowering the effect of environmental constraints and gesture features. Finally, an approach for learning a relation between self-motion and pointing gestures is presented.

In dieser Arbeit werden die Methoden zur Modellierung, Identifikation, Regelung und Reibungskompensation von DLR-Medizinrobotern mit elastischen und differentiell getriebenen Gelenken vorgestellt. In der Praxis zeigt sich, dass bei den DLR-Medizinrobotern sowohl die Gelenkelastizität als auch die Gelenkverkopplung innerhalb des Doppelgelenks in der Modellierung und Regelung berücksichtigt werden muss. Daher ist es das Hauptziel dieser Arbeit, eine Regelungsstruktur zu entwickeln, die das gewünschte Folge- und Einschwingverhalten erreicht. Zur Regelung wird mit Hilfe der modalen Entkopplung ein MIMO – Zustandsregler für die Doppelgelenkstruktur eingeführt, der auf der Rückführung der antriebsseitigen Positionen und abtriebsseitigen Drehmomente sowie deren Ableitungen basiert. Für die medizinischen Anwendungen spielt die Positionsgenauigkeit, die durch die hohe Reibung stark beeinflusst wird, eine entscheidende Rolle. Um die Positioniergenauigkeit des Roboters zu verbessern, wird ein Reibungsbeobachter entwickelt, der eine passive Reibungskompensation ermöglicht. Da der Reibungsbeobachter nur den Momentenfehler, nicht aber den Positionsfehler integriert, wird diese Kompensation außer zur Positionsregelung auch zur Verbesserung der Qualität der Drehmoment- und Impedanzregelung eingesetzt. Für die gesamte Regelungsstruktur aus Zustandsregler und Reibungsbeobachter wird global asymptotische Stabilität des gesamten nichtlinearen Roboters nachgewiesen. Diese Regelungsstruktur wird derzeit in zahlreichen Anwendungen mit den DLR-Medizinrobotern benutzt und validiert.

Thesis (doctoral)--Universität, Frankfurt am Main, 2006. / Includes bibliographical references and register.

Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2009