The goal of this work is to provide building blocks for resource-aware robot architectures. The topic of these blocks are data-driven generation of context-sensitive resource models, prediction of future resource utilizations, and resource-aware computer vision and motion planning algorithms. The implementation of these algorithms is based on resource-aware concepts and methodologies originating from the Transregional Collaborative Research Center ""Invasive Computing"" (SFB/TR 89).

Listed by Unglue.it.

In der vorliegenden Abhandlung wird ein System zur autonomen 3D-Umweltmodellierung vorgestellt, welches auf den drei Hauptprozessen Datenaufnahme, Datenintegration und Aktionsplanung beruht. Basis der Modellierung sind dichte Tiefenbilder, generiert durch einen rotierenden Zeilenscanner, mit Punktmerkmalen. Durch die Registrierung aller Daten können die Fehler der odometrischen Lagebestimmung minimiert werden. Anhand der ermittelten 3D-Daten wird die nächste beste Aufnahmeposition ermittelt.

Listed by Unglue.it.

The characteristics and abilities of autonomous drones pose major chal­lenges for liability law. Nowadays only personal injury and damage to property on the ground are covered by strict liability (Art. 64 para. 1 Swiss Aviation Act). Injured parties are in danger of being left without legal pro­tection in the event of mid-air collisions, as claims for damages cannot be asserted on the basis of erroneous decisions by an algorithm, either through liability for wilful or negligent wrongdoing (Art. 41 para. 1 Swiss Code of Obligations) or product liability. The same applies to purely pecu­niary loss. The question of liability for wilful or negligent wrongdoing arises only if duties of care were violated when using autonomous drones. Such duties of care may ensue from permit and operating regulations. Currently autonomous flights without the possibility of direct control and beyond a pilot’s field of vision are allowed only with special permits. As international efforts show, such barriers will come down in future. Appropriate licensing and operating regulations as described in this dissertation will therefore be required. At the same time it will be necessary to extend strict liability under aviation law for unmanned aircraft that are not steered by a pilot to damage in the event of mid-air collisions and to purely pecuniary damage. The specific legal formulations and their legislative implementation are proposed and discussed here for this purpose.

Listed by Unglue.it.

Die Arbeit entwickelt ein komplettes System für die telemanipulierte und autonome robotergestützte Chirurgie. Beschrieben werden die hierfür notwendigen Komponenten: Softwarearchitektur, Entwicklungsumgebung, Planung mit Validierung und Verifizierung, Einbindung der Sensordaten, Bahnplanung, Steuerung und Regelung der Aktorik. Die Funktionsfähigkeit des Systems wird anhand zweier Operationen gezeigt (Abdominalen Aortenaneurysma (AAA), Laserknochenschneiden mit einem CO2 Laser).

Listed by Unglue.it.

In der vorliegenden Arbeit werden der systematische Entwurf und die Entwicklung einer Entwicklungsumgebung für Roboterschwärme beschrieben, die auf die spezifischen Eigenarten solcher Multi-Roboter-Systeme (MRS) eingeht. Kernstück der Entwicklungsumgebung sind eine interpretierte Steuersprache sowie eine dynamische interaktive Arena für Experimente. Die Entwicklungsumgebung vereinfacht den Entwurf von MRS, was in mehreren Experimenten mit verschiedenen Robotern anschaulich dargelegt wird.

Listed by Unglue.it.

Die Forderung nach einem Mehr an Partizipation ist allgegenwärtig. Dies gilt auch für die Gesundheitsforschung bzw. die Entwicklung und Regulierung neuer Gesundheitstechnologien. Mit Partizipation sind viele Hoffnungen verbunden, darunter die Demokratisierung und Bedürfnisorientierung von Entscheidungsprozessen. Häufig bleibt jedoch unklar, wie sich Beteiligung verantwortungsvoll ausgestalten lässt. Offen ist beispielsweise, wie mit Zugangsbarrieren oder Machtgefällen umgegangen werden soll. Die Beiträge dieses Bandes beleuchten die theoretischen Grundlagen einer Ethik der Partizipation, geben aber auch Hinweise zur verantwortungsvollen Umsetzung aus der Praxis.

Listed by Unglue.it.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird auf Basis reaktiver Greifskills ein manipulationsunabhängiges Ansteuerungskonzept entwickelt, das Mehrfingergreifer intuitiv und für einen breiten Anwenderkreis handhabbar macht. Dabei bilden reaktive Greifskills die notwendigen übergeordneten und assistierenden Fähigkeiten ab und werden beispielhaft anhand taktiler Sensoren dargestellt. Parallel dazu werden Grundlagen zur Greifplanung ausgearbeitet und ihr Zusammenhang zu reaktiven Greifskills erläutert.

Listed by Unglue.it.

Biologische Lösungsansätze versprechen großes Potential für den technischen Fortschritt. Für Robotikantriebe können Spinnenbeine als optimales Vorbild dienen, da sie einerseits Leichtbau, Kompaktheit und Sensibilität sowie andererseits kraftvolle, dynamische Bewegungen in sich vereinen und dabei essentielle Grundanforderungenan technische Gelenkantriebe erfüllen. Im Rahmen der Arbeit wurde, mit Hilfe von Grundsatzuntersuchungen und der Biology-Push-Methodik, erstmals der Transfer des antagonistischen Spinnenbeinprinzips in einen technischen Gelenkantrieb erreicht. Das Funktionsprinzip dieses neuartigen Roboterantriebs wurde mit mathematischen Modellierungen und experimentellen Verifikationen wissenschaftlich ausgearbeitet. Die Erkenntnisse dieser Analysen ermöglichten die Ableitung einer Auslegungsmethodik.Die Validierung erfolgte anhand eines spinnenartigen Laufroboters. Damit ist der Gelenkmechanismus als neues Antriebselement allgemeingültig anwendbar und in der Robotik als neuer Aktuator einsetzbar.

Listed by Unglue.it.

Es werden Möglichkeiten der Darstellung, Akquisition und flexiblen Ausführung von Handlungswissen für Serviceroboter sowie Interaktionsmechanismen, die es ermöglichen, intuitiv mit dem Roboter zu kommunizieren, behandelt. Zur abstrakten Darstellung von Roboterprogrammen werden Flexible Programme vorgestellt. Um den Benutzer zu beobachten, wurde ein neues Fusionsverfahren für verschiedene Sensormodalitäten entwickelt. Dadurch können Bewegungen des Menschen beobachtet und interpretiert werden.

Listed by Unglue.it.

InKeeping autonomous driving alive, Göde Both studies the relationships between researchers and artefacts held together by contested visions. Drawing on ethnographic fieldwork in a pioneering research project in Germany, he argues we can make sense of technological visions only if we simultaneously grasp the role of care, gender, and narrative in sustaining technological research.; Eine radikal neue Alternative zum Studium von Visionen: Aufbauend auf Literatur aus den Bereichen Science & Technology Studies, Wissenschaftskommunikation und Gender Studies untersucht der Autor die Ambivalenz und Fragilität von technologischen Visionen, Videodemonstrationen und Straßenversuchen in den Händen von Forschenden, die sich mit selbstfahrenden Autos beschäftigen. Das Buch ist für Soziolog*innen und Anthropolog*innen mit Fokus auf Technik, Geschlecht und Mobilität von interessant, die sich mit der Unsicherheit in der technologischen Forschung und mit den widersprüchlichen Anforderungen bei der Vermittlung von Wissenschaft beschäftigen. Gleichzeitig bietet die Studie Wissenschaftler*innen in den Bereichen Robotik, künstliche Intelligenz und Automobiltechnik eine Möglichkeit, über ihre Beteiligung am selbstfahrenden Auto nachzudenken.

Listed by Unglue.it.

Equipping robots with complex capabilities still requires a great amount of effort. In this work, a novel approach is proposed to understand, to represent and to execute object manipulation tasks learned from observation by combining methods of data analysis, graphical modeling and artificial intelligence. Employing this approach enables robots to reason about how to solve tasks in dynamic environments and to adapt to unseen situations.

Listed by Unglue.it.

Collaboration-oriented knowledge and process management must support the integration of all systems involved, address specific questions of the division of labor within the control system, but also enable the planning and engineering of new variants and contribute to a continuous increase in quality through the persistence and analysis of process data.

Listed by Unglue.it.

In der vorliegenden Arbeit werden Navigationsstrategien erforscht, die es einer Laufmaschine im Gelände ermöglichen, ein vorgegebenes Ziel autonom zu erreichen.Hierbei werden die Teilbereiche der Navigation, Lokalisation, Umweltmodellierung, Bahnplanung sowie Adaption an das Gelände unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen und Randbedingungen von Laufmaschinen eingehend untersucht.

Listed by Unglue.it.

Brauchen Roboter moralische Kompetenz? Die Antwort lautet ja. Einerseits benötigen Roboter moralische Kompetenz, um unsere Welt aus Regeln, Vorschriften und Werten zu begreifen, andererseits um von ihrem Umfeld akzeptiert zu werden. Wie aber lässt sich moralische Kompetenz in Roboter implementieren? Welche philosophischen Herausforderungen sind zu erwarten? Und wie können wir uns und unsere Kinder auf Roboter vorbereiten, die irgendwann über moralische Kompetenz verfügen werden? André und Iga Maria Schmiljun skizzieren aus einer humanistisch-philosophischen Perspektive erste Antworten auf diese Fragen und entwickeln einen didaktischen Einstieg in das Thema für die Grundschule.

Listed by Unglue.it.

This work develops a motion planner that compensates the deficiencies from perception modules by exploiting the reaction capabilities of a vehicle. The work analyzes present uncertainties and defines driving objectives together with constraints that ensure safety. The resulting problem is solved in real-time, in two distinct ways: first, with nonlinear optimization, and secondly, by framing it as a partially observable Markov decision process and approximating the solution with sampling.

Listed by Unglue.it.

Es wird gezeigt, wie die aufgabenausführungsrelevanten Komponenten einer hybriden Steuerungsarchitektur mit Hilfe von hierarchischen Petri-Netzen umgesetzt, integriert und mit Überwachungsmodulen verknüpft werden können.Hierzu wird zunächst ein Konzept zur Generierung von Aufgabenwissen vorgeschlagen, das es erlaubt Bausteine komplexer Handlungen systematisiert zu entwerfen. Im Anschluss wird ein neues Konzept zur online Überwachung von Bewegungsvorgängen bei humanoiden Robotern vorgestellt.

Listed by Unglue.it.

Environment perception with cameras is an important requirement for many applications for autonomous vehicles and robots. This work presents a stereoscopic omnidirectional camera system for autonomous vehicles which resolves the problem of a limited field of view and provides a 360° panoramic view of the environment. We present a new projection model for these cameras and show that the camera setup overcomes major drawbacks of traditional perspective cameras in many applications.

Listed by Unglue.it.

This work describes trajectory planning for autonomous driving. It treats continuous methods, which converge to a local optimum, as well as combinatorial methods, which are globally optimal. It is shown by analysis and experimentally, that both approaches are suitable for autonomous driving, but cover different driving situations.

Listed by Unglue.it.

This work presents an approach to data-driven motion generation for humanoid robots, which is based on the observation and analysis of human whole-body motions. To this end, we investigate how captured human motions can be represented, classified and organized in a large-scale motion database. The statistical modeling of the transitions between characteristic whole-body poses enables the subsequent generation of multi-contact motions.

Listed by Unglue.it.

Nowadays robots are used not only in production lines, but also in the field of medicine. In this thesis an analysis was performed which relates to a serial, redundant robot and its parameters. The pivot point restriction results from the minimally invasive surgical scenario. The parameter analysis evaluates the robot performance by indicators, which depend on the selected parameters and the operating area.

Listed by Unglue.it.

''Shared Grasping'' describes a new approach to shared autonomy for grasping and manipulation tasks to be used in a telepresence system. It is realized with two assistance functionalities, which simplify the grasping, and a user interface, which merges haptic feedback and visual assistance. User studies confirm a reduction in operator workload and an increase in task performance while maintaining a high immersion of the operator into the remote environment when using the assistance functions.

Listed by Unglue.it.

In the proposed system the environment of an industrial robot is captured through algorithms of machine learning. Thus, objects and human actions are determined. Based on semantic analysis situational knowledge is inferred and dynamic risk assessment as well as robotic behaviour are concluded. Consequently, this provides the foundation for a reactive robot system for achieving efficient and safe human-robot-cooperation.

Listed by Unglue.it.

Das hier vorgestellte System zur weiträumigen Telepräsenz erlaubt wirklichkeitsnahe Exploration und Manipulation in ausgedehnten entfernten Umgebungen. Durch immersive Schnittstelle versetzt sich der menschliche Benutzer an die Stelle eines mobilen Teleoperators. Weiträumige Bewegung durch natürliches Gehen wird durch das substantiell erweiterte Verfahren der Bewegungskompression ermöglicht. Für die haptische Interaktion wird eine speziell entwickelte haptische Schnittstelle vorgestellt.

Listed by Unglue.it.

The influence of foot geometry on energy efficiency in bipedal walking is investigated. A method for the optimization of the foot geometry of a bipedal robot is developed. It is based on a planar model with arbitrary convex foot geometry in combination with a hybrid zero dynamics based controller. Optimal gaits and foot geometries are determined. The average energy consumption can be reduced by more than 80% compared to a model with point feet.

Listed by Unglue.it.

Anthropophile Medien durchdringen zunehmend unsere lebensweltliche Realität, sei es im Ambient Assisted Living, als Pflegeassistenzsysteme, in den Arbeitsszenarien einer Industrie 4.0, als behagliche Interfaces des Affective Computing oder als Lifetracker der Quantified-Self-Bewegung. Verbunden ist damit der Einzug menschlicher Befindlichkeiten, Werte und sozialer Routinen in das Design medialer Agencies. Über 40 Jahre nach dem Erscheinen von Michel Foucaults "Surveiller et punir" gerät damit auch dessen Kritikbegriff ins Wanken. An die Stelle von "Überwachen und Strafen" tritt "Unterwachen und Schlafen". Unterwachen und Schlafen stellt nicht das theoretische Programm einer vollautomatisierten Lebenswelt in Aussicht, sondern das Konstrukt einer nunmehr medialen Umsetzung anthropologischer Grundelemente wie Autonomie, Freiheit oder Vertrauen.

Listed by Unglue.it.

The goal of this work is the development of a novel computational formalization of whole-body affordances which is suitable for the multimodal detection and validation of interaction possibilities in unknown environments. The hierarchical framework allows the consistent fusion of affordance-related evidence and can be utilized for realizing shared autonomous control of humanoid robots. The affordance formalization is evaluated in several experiments in simulation and on real humanoid robots.

Listed by Unglue.it.

The functioning of intelligent autonomous systems requires constant situation awareness and cognition analysis. Thus, it needs a memory structure that contains a description of the surrounding environment (world model) and serves as a central information hub. This book presents a row of theoretical and experimental results in the field of world modeling. This includes areas of dynamic and prior knowledge modeling, information fusion, management and qualitative/quantitative information analysis.

Listed by Unglue.it.

Die vorliegende Arbeit ist durch Problemstellungen motiviert, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 588 Humanoide Roboter entstanden sind. Sie gliedert sich in zwei große Themenbereiche, in die computergestützte Modellierung von Starrkörpersystemen und in die Modellierung von reibungsbehaftetem Kontakt, wie er typischerweise bei Greifvorgängen einer Roboterhand auftritt.

Listed by Unglue.it.