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Lehrende: Dennis Becker; Tom Weber
Veranstaltungsart:
Projekt
Anzeige im Stundenplan:
MProj - HRI
Semesterwochenstunden:
6
Unterrichtssprache:
Englisch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | 15
Kommentare/ Inhalte:
Der Kurs findet gänzlich virtuell statt. Details werden auf der Wissenstechnologie Homepage veröffentlicht: https://www.inf.uni-hamburg.de/en/inst/ab/wtm/teaching.html
Das Projekt dreht sich um das Thema Mensch-Roboter-Interaktion. Wie der Name MRI (HRI) bereits ausdrückt – fundamentale Aspekte stammen aus Forschungsgebieten wie Kognition, Lernen, Interaktion und Robotik. Forschungsfragen in HRI drehen sich in normalerweise um:
Was macht es aus, dass wir uns mit einem Roboter wohlfühlen? Wie kann solch einen Roboter unabhängig oder über Interaktion mit einer Person lernen? Wir kann ein Roboter mit einer Person interagieren?
Inspiriert von der Idee einen Roboter zuhause, in der Arbeit oder an öffentlichen Orten zu haben, um mit Alltagsaufgaben zu helfen, wollen wir Aufgaben, wie das Servieren eines Kaffees oder das Informieren durch einen Roboter, aufstellen und lösen. Als mögliches Beispielszenario, solltet ihr euch die aktuellen RoboCup@Home Szenarien ansehen. Sogar scheinbar einfache Aufgaben oder Interaktionen setzen eine große Mengen an verbundenen und robusten Fähigkeiten voraus, zum Beispiel Bildverarbeitung, Kommunikation, Bewegung, Planung, und eine gute Idee wie Menschen miteinander interagieren. Innerhalb dieses Projektes werden wir uns auf die Interaktion zwischen Menschen und Robotern fokussieren. Das Projekt kann ebenfalls die Programmierung von bio-inspirierten Methoden, internationale Forschung und die Implementierung eines Roboter-Frameworks enthalten.
Lernziel:
Das Projekt Mensch-Roboter Interaktion bietet die Gelegenheit, die Komplexität einfacher täglicher Handlungen zu verstehen, erste Erfahrungen mit der Kontrolle von Humanoiden Robotern zu sammeln und erste Anwendungen für Service Roboter zu entwickeln. Besonderer Fokus dazu ist im diesem Project die Teamarbeit, also das kollaborative Lösen von Problemen. Auf diese Weise können die Studierenden die speziellen Anforderungen und Chancen in der Projektentwicklung erlernen und erfahren von Forschung und Konzeptualisierung über Realisierung und Evaluation bis hin zu Präsentation und Demonstration. Das Projekt bereitet die Studierenden darauf vor, in der Forschung und freien Wirtschaft in boomenden Sektoren wie z.B. Wissenstechnologie, Mensch-Roboter Interaktion und Robotik sowohl mit Fachkompetenzen (Programmierung und Robotik) als auch mit sozialer Kompetenz (Teamarbeit und die englische Sprache) beizutragen.
Vorgehen:
In diesem Jahr wird das gesamte Projekt in einem Semester durchgeführt. In der ersten Hälfte des Semesters gibt es mit dem integrierten Seminar die Gelegenheit, sich in die Thematik einzuarbeiten und die interessanten Fähigkeiten, die dem Roboter verliehen werden können, kennenzulernen. Außerdem wird in der ersten Hälfte Gelegenheit gegeben Hardware- und Software-Umgebungen auszuprobieren und Erfahrungen mit biologisch inspirierten Robotern, Steuerungsarchitekturen und der Projektplanung zu machen. Das Projekt wird in der zweiten Hälfte des Semesters auf die Implementierung und Ausführung HRI Scenarios konzentriert, welches die Studierenden selbst ausgewählt haben. Einzelne Fähigkeiten des Roboters können in unabhängigen Modulen entwickelt und mit Hilfe einer Roboter-Middleware schließlich zu einem funktionierenden Gesamtsystem zusammengeführt werden. Wir planen zwei volle Tage pro Woche bis Ende März zu nutzen, um den Studierenden die Möglichkeit zum Selbststudium und zum Teamwork in einer modernen Forschungsumgebung zu geben. Abschließend werden die Ergebnisse dokumentiert und präsentiert.
Literatur:
• Stückler, J., Holz, D., Behnke, S. RoboCup@Home: Demonstrating Everyday Manipulation Skills in RoboCup@Home. Robotics Automation Magazine, IEEE, 19(2): 34-42, 2012.
• Krichmar , J.L., Wagatsuma, H. Neuromorphic and Brain-Based Robots. Cambridge Uni. Press, 2011.
• Marsland, S. Machine Learning: An Algorithmic Perspective. CRC Press, 2009.
• Murphy, R.R. Introduction to AI Robotics., MIT Press, Cambridge, MA, 2000.
• Webb, B., Consi, T.R. Biorobotics - Methods and Applications., AAAI Press, CA, 2001.
Material:
Für den Start in das Projekt wird ein humanoider interaktiver Roboter, NICO, sowie eine Simulationssoftware eingesetzt. Diese Plattformen bieten eine sehr gute Abstraktion von der Hardware in eine vollständige API und erlauben damit, dass wir uns direkt auf Verhaltensaspekte von Mensch-Roboter Interaktion und Serviceroboteranwendungen konzentrieren können. NICO (Neuro-Inspired Companion) ist ein kindgroßer, humanoider Roboter, der mit dem Ziel entwickelt wurde, menschliche Wahrnehmungsfähigkeiten und Motorik zu haben. Der NICO Roboter wurde von der WTM Gruppe gebaut, um als Forschungsplattform für multimodale Mensch-Roboter Interaktion und neurokognitive Modelle zu dienen. Aus den früheren erfolgreichen HRI Projekten können Module zur Navigation, Kommunikation, dem Lernen und der Objekt-Erkennung benutzt oder weiterentwickelt werden.
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