Obstacle detection is one of the major focus area on image processing. For mobile robots, obstacle detection and collision avoidance is a notorious problem and is still a part of the modern research. There are already a lot of research have been done so far for obstacle detection and collision avoidance. This thesis evaluates the existing various well-known methods and sensors for collision free navigation of the mobile robot. For moving obstacle detection purpose the frame difference approach is adopted. Robotino® is used as the mobile robot platform and additionally Microsoft Kinect is used as 3D sensor. For getting information from the environment about obstacle, the 9-built-in distance sensor of Robotino® and 3D depth image data from the Kinect is used. The combination is done to get the maximum advantages for obstacles information. The detection of moving object in front of the sensor is a major interest of this work.

Der Klimawandel stellt sich für heutige und zukünftige Generationen als eine ernst zu nehmende Angelegenheit dar. Neben der Gefährdung für Leben und Gesundheit, sieht sich auch die Wirtschaft gravierenden Auswirkungen gegenüber. In aktuellen Beiträgen der Forschung wird dabei zumeist die Problematik des Klimaschutzes behandelt. Dennoch sind die Auswirkungen des Klimawandels bereits vorhanden und fordern schon heute Maßnahmen. Eine wesentliche Möglichkeit, um auf längst auftretende, nicht mehr verhinderbare Auswirkungen des Klimawandels zu reagieren, stellt die Klimaanpassung dar. Doch obwohl sich durch eine frühzeitige Anpassung an die veränderten Rahmenbedingungen und neu entstehende Märkte, sich Chancen für die Unternehmen ergeben können, scheinen Unternehmen in der Anpassung an den Klimawandel gehemmt. Intention der vorliegenden Arbeit ist es daher, die Hemmnisse, die der Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels entgegenstehen, zu ergründen. Da der Hemmnisanalyse keine theoretische Basis zugrunde liegt, wird in der Arbeit der sozialwissenschaftliche Aspekt, der sich mit Beweggründen des Nicht-Handelns und negativen Folgen der Gesellschaft auseinandersetzt, anhand des Organisationalen Lernens einbezogen. Das erste Forschungsziel betrachtet daher die Darstellung des Organisationalen Lernens als theoretische Basis der Hemmnisanalyse. Das zweite Forschungsziel soll einen Leitfaden darlegen, der der Feststellung der Hemmnisse der Unternehmen gegenüber der Klimawandelanpassung dient. Dieser baut auf dem entwickelten theoretischen Konstrukt der Hemmnisanalyse auf. Um die Forschungsziele zu erarbeiten, werden Forschungsfragen aufgestellt. Diese lassen sich in dem entwickelten Forschungsdreieck, welches die Aspekte des Organisationalen Lernens, der Klimawandelanpassung und der Hemmnisanalyse in Zusammenhang bringt, wiederfinden. Das Forschungsdreieck wird im gesamten Verlauf der Arbeit angewendet. Die deskriptive Beantwortung der Forschungsfragen erfolgte anhand von 33 recherchierten Literaturquellen, die dem Forschungsdreieck entsprechen und mittels einer Inhaltsanalyse qualitativ sowie teilweise quantitativ ausgewertet wurden. Wesentliche Konzepte des Organisationalen Lernens wie der behavioristische und kognitive Lernansatz, das single-loop und double-loop learning, individuelle, gruppenbasierte und organisationale Lernebene und Lern-, Wissens- und Anpassungsprozesse konnten in der Literatur erkannt werden. Des Weiteren konnte eine Hemmniskategorisierung entwickelt werden, die sowohl dem Organisationalen Lernen als auch der Klimawandelanpassung entspricht. Eine Vielzahl relevanter Hemmnisse konnten identifiziert und der gebildeten Hemmniskategorisierung zugewiesen werden. Die Ergebnisse der Forschungsfragen spiegeln sich in dem theoretischen Konstrukt der Hemmnisanalyse sowie dem Leitfaden wider.

Die vorliegende Ausgabe untersucht theoretische und empirische Ergebnisse zu Hemmnissen in Entscheidungsprozessen in Organisationen. Zu Beginn steht die Aufarbeitung der Theorie zum Hemmnisbegriff anhand folgender Forschungsfragen: Wie wird der Hemmnisbegriff definiert? Welche Wörter werden synonym verwendet? Wie entstehen Hemmnisse? Was gibt es für Methoden zur Messung und Bewertung von Hemmnissen? Ausgehend von diesen theoretischen Betrachtungen erfolgt eine Zusammenschau von 104 empirischen Studien zu Hemmnissen in Entscheidungsprozessen unter der Fragestellung: Was gibt es für empirische Studien zu diesem Thema? Wie unterschieden sich diese bzw. wie lassen sie sich charakterisieren und systematisieren? Dabei werden der Hintergrund der Studien (Land, Branche, Ent-scheidungsprozess, Befragte), ihre Methodik, die Methodik der Hemmnisanalyse, der Hemmnisbegriff und die Entstehungsfaktoren betrachtet. Zur Systematisierung der Studien werden Gruppierungsansätze nach einzelnen Merkmalen (Veröffentlichungsjahrzehnt, Kontinent, Entwicklungsniveau des untersuchten Landes, Branche, Entscheidungsprozess, Studienmethodik) und eine Clusteranalyse über 49 Variablen durchgeführt. Die Gruppierungsansätze werden mittels ihrer Aussagekraft zum Entscheidungsprozess, zur Hemmnismethodik und zu den Entstehungsfaktoren von Hemmnissen beurteilt. Die Aufschlüsselung nach Entscheidungsprozessen erscheint als empfehlenswert. Die Ergebnisse der Clusteranalyse lassen darauf schließen, dass sich die Studien relativ ähnlich sind. Zusammenfassend gibt es keine allgemeingültige First-Best-Lösung zur Systematisierung der Studien. Die Gruppierungsansätze bewegen sich im Spannungsdreieck, möglichst von der Größe her vergleichbare aber vom Inhalt her unterscheidbare Studiengruppen zu bilden und dabei alle Studien in die Gruppierung einzubeziehen. Der zu wählende Gruppierungsansatz ist davon abhängig, welche Forschungsfragen im Vordergrund der jeweiligen Untersuchung stehen.

Der Klimawandel stellt sich für heutige und zukünftige Generationen als eine ernst zu nehmende Angelegenheit dar. Neben der Gefährdung für Leben und Gesundheit, sieht sich auch die Wirtschaft gravierenden Auswirkungen gegenüber. In aktuellen Beiträgen der Forschung wird dabei zumeist die Problematik des Klimaschutzes behandelt. Dennoch sind die Auswirkungen des Klimawandels bereits vorhanden und fordern schon heute Maßnahmen. Eine wesentliche Möglichkeit, um auf längst auftretende, nicht mehr verhinderbare Auswirkungen des Klimawandels zu reagieren, stellt die Klimaanpassung dar. Doch obwohl sich durch eine frühzeitige Anpassung an die veränderten Rahmenbedingungen und neu entstehende Märkte, sich Chancen für die Unternehmen ergeben können, scheinen Unternehmen in der Anpassung an den Klimawandel gehemmt. Intention der vorliegenden Arbeit ist es daher, die Hemmnisse, die der Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels entgegenstehen, zu ergründen. Da der Hemmnisanalyse keine theoretische Basis zugrunde liegt, wird in der Arbeit der sozialwissenschaftliche Aspekt, der sich mit Beweggründen des Nicht-Handelns und negativen Folgen der Gesellschaft auseinandersetzt, anhand des Organisationalen Lernens einbezogen. Das erste Forschungsziel betrachtet daher die Darstellung des Organisationalen Lernens als theoretische Basis der Hemmnisanalyse. Das zweite Forschungsziel soll einen Leitfaden darlegen, der der Feststellung der Hemmnisse der Unternehmen gegenüber der Klimawandelanpassung dient. Dieser baut auf dem entwickelten theoretischen Konstrukt der Hemmnisanalyse auf. Um die Forschungsziele zu erarbeiten, werden Forschungsfragen aufgestellt. Diese lassen sich in dem entwickelten Forschungsdreieck, welches die Aspekte des Organisationalen Lernens, der Klimawandelanpassung und der Hemmnisanalyse in Zusammenhang bringt, wiederfinden. Das Forschungsdreieck wird im gesamten Verlauf der Arbeit angewendet. Die deskriptive Beantwortung der Forschungsfragen erfolgte anhand von 33 recherchierten Literaturquellen, die dem Forschungsdreieck entsprechen und mittels einer Inhaltsanalyse qualitativ sowie teilweise quantitativ ausgewertet wurden. Wesentliche Konzepte des Organisationalen Lernens wie der behavioristische und kognitive Lernansatz, das single-loop und double-loop learning, individuelle, gruppenbasierte und organisationale Lernebene und Lern-, Wissens- und Anpassungsprozesse konnten in der Literatur erkannt werden. Des Weiteren konnte eine Hemmniskategorisierung entwickelt werden, die sowohl dem Organisationalen Lernen als auch der Klimawandelanpassung entspricht. Eine Vielzahl relevanter Hemmnisse konnten identifiziert und der gebildeten Hemmniskategorisierung zugewiesen werden. Die Ergebnisse der Forschungsfragen spiegeln sich in dem theoretischen Konstrukt der Hemmnisanalyse sowie dem Leitfaden wider.

Der Leitfaden informiert über Methodik und Ergebnisse der Regionalisierung von ausgewählten Durchflusskennwerten. Über die Internet-Anwendung »Durchflusskennwerte und Querbauwerke« können für beliebige Querschnitte der sächsischen Fließgewässer die Durchflusskennwerte abgefragt werden (Stand 2015). Die Kennwerte werden u. a. benötigt bei der Ermittlung von Mindestwasserführungen und mittleren Durchflussdargeboten sowie bei der Planung wasserbaulicher Anlagen und der Ausweisung von Überschwemmungsgebieten. Die Publikation richtet sich an Wasserbehörden und Planungsbüros, aber auch an Gewässernutzer in Sachsen. Redaktionsschluss: 21.06.2019

Die vorliegende Ausgabe untersucht theoretische und empirische Ergebnisse zu Hemmnissen in Entscheidungsprozessen in Organisationen. Zu Beginn steht die Aufarbeitung der Theorie zum Hemmnisbegriff anhand folgender Forschungsfragen: Wie wird der Hemmnisbegriff definiert? Welche Wörter werden synonym verwendet? Wie entstehen Hemmnisse? Was gibt es für Methoden zur Messung und Bewertung von Hemmnissen? Ausgehend von diesen theoretischen Betrachtungen erfolgt eine Zusammenschau von 104 empirischen Studien zu Hemmnissen in Entscheidungsprozessen unter der Fragestellung: Was gibt es für empirische Studien zu diesem Thema? Wie unterschieden sich diese bzw. wie lassen sie sich charakterisieren und systematisieren? Dabei werden der Hintergrund der Studien (Land, Branche, Ent-scheidungsprozess, Befragte), ihre Methodik, die Methodik der Hemmnisanalyse, der Hemmnisbegriff und die Entstehungsfaktoren betrachtet. Zur Systematisierung der Studien werden Gruppierungsansätze nach einzelnen Merkmalen (Veröffentlichungsjahrzehnt, Kontinent, Entwicklungsniveau des untersuchten Landes, Branche, Entscheidungsprozess, Studienmethodik) und eine Clusteranalyse über 49 Variablen durchgeführt. Die Gruppierungsansätze werden mittels ihrer Aussagekraft zum Entscheidungsprozess, zur Hemmnismethodik und zu den Entstehungsfaktoren von Hemmnissen beurteilt. Die Aufschlüsselung nach Entscheidungsprozessen erscheint als empfehlenswert. Die Ergebnisse der Clusteranalyse lassen darauf schließen, dass sich die Studien relativ ähnlich sind. Zusammenfassend gibt es keine allgemeingültige First-Best-Lösung zur Systematisierung der Studien. Die Gruppierungsansätze bewegen sich im Spannungsdreieck, möglichst von der Größe her vergleichbare aber vom Inhalt her unterscheidbare Studiengruppen zu bilden und dabei alle Studien in die Gruppierung einzubeziehen. Der zu wählende Gruppierungsansatz ist davon abhängig, welche Forschungsfragen im Vordergrund der jeweiligen Untersuchung stehen.

Movement of motor proteins along cytoskeletal filaments is fundamental for various cellular processes ranging from muscle contraction over cell division and flagellar movement to intracellular transport. Not surprisingly, the impairment of motility was shown to cause severe diseases. For example, a link between impaired intracellular transport and neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s, has been established. There, the movement of kinesin-1, a neuronal motor protein transporting vesicles along microtubules toward the axonal terminal, is thought to be strongly affected by roadblocks leading to malfunction and death of the nerve cell. Detailed information on how the motility of kinesin-1 deteriorates in the presence of roadblocks and whether the motor has a mechanism to circumvent such obstructions is scarce. In this thesis, kinesin-1 motility was studied in vitro in the presence of rigor kinesin-1 mutants, which served as permanent roadblocks, under controlled single-molecule conditions. The 25 nm wide microtubule track, consisting of 13 individual protofilaments, resembles a multi-lane environment for transport by processive kinesin-1 motors. The existence of multiple traffic-lanes, allows kinesin-1 to utilize different paths for cargo transport and potentially also for the circumvention of roadblocks. However, direct observation of motor encounters with roadblocks has been intricate in the past, mainly due to limitations in both, spatial and temporal resolution. These limitations, intrinsic to fluorescent probes commonly utilized to report on the motor positions, originate from a low rate of photon generation (low brightness) and a limited photostability (short observation time). Thus, studying kinesin-1 encounters with microtubule-associated roadblocks requires alternative labels, which explicitly avoid the shortcomings of fluorescence and consequently allow for a higher localization precision. Promising candidates for replacing fluorescent dyes are gold nanoparticles (AuNPs), which offer an enormous scattering cross-section due to plasmon resonance in the visible part of the optical spectrum. Problematic, however, is their incorporation into conventionally used (fluorescence) microscopes, because illumination and scattered light have the same wavelength and cannot be separated spectrally. Therefore, an approach based on total internal reflection (TIR) utilizing a novel parabolically shaped quartz prism for illumination was developed within this thesis. This approach provided homogenous and spatially invariant illumination profiles in combination with a convenient control over a wide range of illumination angles. Moreover, single-molecule fluorescence as well as single-particle scattering were detectable with high signal-to-noise ratios. Importantly, AuNPs with a diameter of 40 nm provided sub-nanometer localization accuracies within millisecond integration times and reliably reported on the characteristic 8 nm stepping of individual kinesin-1 motors moving along microtubules. These results highlight the potential of AuNPs to replace fluorescent probes in future single-molecule experiments. The newly developed parabolic prism-type TIR microscope is expected to strongly facilitate such approaches in the future. To study how the motility of kinesin-1 is affected by permanent roadblocks on the microtubule lattice, first, conventional objective-type TIRF microscopy was applied to GFP-labeled motors. An increasing density of roadblocks caused the mean velocity, run length, and dwell time to decrease exponentially. This is explained by (i) the kinesin-1 motors showing extended pausing phases when confronted with a roadblock and (ii) the roadblocks causing a reduction in the free path of the motors. Furthermore, kinesin-1 was found to be highly sensitive to the crowdedness of microtubules as a roadblock decoration as low as 1 % sufficed to significantly reduce the landing rate. To study events, where kinesin-1 molecules continued their runs after having paused in front of a roadblock, AuNPs were loaded onto the tails of the motors. When observing the kinesin-1 motors with nanometer-precision, it was interestingly found that about 60 % of the runs continued by movements to the side, with the left and right direction being equally likely. This finding suggests that kinesin-1 is able to reach to a neighboring protofilament in order to ensure ongoing transportation. In the absence of roadblocks, individual kinesin-1 motors stepped sideward with a much lower, but non-vanishing probability (0.2 % per step). These findings suggest that processive motor proteins may possess an intrinsic side stepping mechanism, potentially optimized by evolution for their specific intracellular tasks.

Movement of motor proteins along cytoskeletal filaments is fundamental for various cellular processes ranging from muscle contraction over cell division and flagellar movement to intracellular transport. Not surprisingly, the impairment of motility was shown to cause severe diseases. For example, a link between impaired intracellular transport and neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s, has been established. There, the movement of kinesin-1, a neuronal motor protein transporting vesicles along microtubules toward the axonal terminal, is thought to be strongly affected by roadblocks leading to malfunction and death of the nerve cell. Detailed information on how the motility of kinesin-1 deteriorates in the presence of roadblocks and whether the motor has a mechanism to circumvent such obstructions is scarce. In this thesis, kinesin-1 motility was studied in vitro in the presence of rigor kinesin-1 mutants, which served as permanent roadblocks, under controlled single-molecule conditions. The 25 nm wide microtubule track, consisting of 13 individual protofilaments, resembles a multi-lane environment for transport by processive kinesin-1 motors. The existence of multiple traffic-lanes, allows kinesin-1 to utilize different paths for cargo transport and potentially also for the circumvention of roadblocks. However, direct observation of motor encounters with roadblocks has been intricate in the past, mainly due to limitations in both, spatial and temporal resolution. These limitations, intrinsic to fluorescent probes commonly utilized to report on the motor positions, originate from a low rate of photon generation (low brightness) and a limited photostability (short observation time). Thus, studying kinesin-1 encounters with microtubule-associated roadblocks requires alternative labels, which explicitly avoid the shortcomings of fluorescence and consequently allow for a higher localization precision. Promising candidates for replacing fluorescent dyes are gold nanoparticles (AuNPs), which offer an enormous scattering cross-section due to plasmon resonance in the visible part of the optical spectrum. Problematic, however, is their incorporation into conventionally used (fluorescence) microscopes, because illumination and scattered light have the same wavelength and cannot be separated spectrally. Therefore, an approach based on total internal reflection (TIR) utilizing a novel parabolically shaped quartz prism for illumination was developed within this thesis. This approach provided homogenous and spatially invariant illumination profiles in combination with a convenient control over a wide range of illumination angles. Moreover, single-molecule fluorescence as well as single-particle scattering were detectable with high signal-to-noise ratios. Importantly, AuNPs with a diameter of 40 nm provided sub-nanometer localization accuracies within millisecond integration times and reliably reported on the characteristic 8 nm stepping of individual kinesin-1 motors moving along microtubules. These results highlight the potential of AuNPs to replace fluorescent probes in future single-molecule experiments. The newly developed parabolic prism-type TIR microscope is expected to strongly facilitate such approaches in the future. To study how the motility of kinesin-1 is affected by permanent roadblocks on the microtubule lattice, first, conventional objective-type TIRF microscopy was applied to GFP-labeled motors. An increasing density of roadblocks caused the mean velocity, run length, and dwell time to decrease exponentially. This is explained by (i) the kinesin-1 motors showing extended pausing phases when confronted with a roadblock and (ii) the roadblocks causing a reduction in the free path of the motors. Furthermore, kinesin-1 was found to be highly sensitive to the crowdedness of microtubules as a roadblock decoration as low as 1 % sufficed to significantly reduce the landing rate. To study events, where kinesin-1 molecules continued their runs after having paused in front of a roadblock, AuNPs were loaded onto the tails of the motors. When observing the kinesin-1 motors with nanometer-precision, it was interestingly found that about 60 % of the runs continued by movements to the side, with the left and right direction being equally likely. This finding suggests that kinesin-1 is able to reach to a neighboring protofilament in order to ensure ongoing transportation. In the absence of roadblocks, individual kinesin-1 motors stepped sideward with a much lower, but non-vanishing probability (0.2 % per step). These findings suggest that processive motor proteins may possess an intrinsic side stepping mechanism, potentially optimized by evolution for their specific intracellular tasks.

A novel, sampling-based exploration strategy is introduced for Unmanned Ground Vehicles (UGV) to efficiently map large GPS-deprived underground environments. It is compared to state-of-the-art approaches and performs on a similar level, while it is not designed for a specific robot or sensor configuration like the other approaches. The introduced exploration strategy, which is called Random-Sampling-Based Next-Best View Exploration (RNE), uses a Rapidly-exploring Random Graph (RRG) to find possible view points in an area around the robot. They are compared with a computation-efficient Sparse Ray Polling (SRP) in a voxel grid to find the next-best view for the exploration. Each node in the exploration graph built with RRG is evaluated regarding the ability of the UGV to traverse it, which is derived from an occupancy grid map. It is also used to create a topology-based graph where nodes are placed centrally to reduce the risk of collisions and increase the amount of observable space. Nodes that fall outside the local exploration area are stored in a global graph and are connected with a Traveling Salesman Problem solver to explore them later.