Robotereinsatz in der werkstattorientierten Fertigung

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Aktive haptische Bedienelemente zur Interaktion mit Fahrerinformationssystemen

Die Arbeit befasst sich mit der optimierten Gestaltung der manuellen Bedieneinheit von Fahrerinformationssystemen. Die steigende Informationsdichte im heutigen Straßenverkehr resultiert zunehmend in einer starken Belastung des visuellen und auditiven Sinneskanals des Kraftfahrers. Es wurde versucht, durch die Verwendung eines in seinen haptischen Eigen-schaften frei programmierbaren, aktiven Joysticks als Multifunktionsbedienelement zusätzliche Information über den haptischen Sinneskanal zu übertragen. Dadurch soll die visuelle Ablenkung und die kognitive Beanspruchung bei Bedienung des Systems minimiert werden. Der Theorieteil beginnt mit der Einführung in die Begriffe amp;quot;Fahrer-Fahrzeug-Umwelt-Interaktionamp;quot;, amp;quot;Bedienelementamp;quot; und amp;quot;Fahrerinformationssystemamp;quot;. Anschließend werden grundlegende physiologische Aspekte der haptischen Wahrnehmung und der motorischen Fähigkeiten des Menschen besprochen. Analog werden die haptischen Eigenschaften von Bedien-elementen behandelt und ein Überblick über heutige Bedienelemente von Fahrerinformationssystemen sowie über relevante aktive haptische Bedienelemente gegeben. In der Arbeit wurde für den beschriebenen Joystick ein Bedien- und Anzeigekonzept für grundlegende Interaktionsaufgaben eines Navigationssystems wie Menüauswahl, Listenauswahl, Alphanumerische Eingabe und Zieleingabe über Karte entwickelt. In insgesamt sechs Probandenexperimenten wurden Bedien- und Anzeigevarianten im Hinblick auf Bedienperformanz und Ablenkungswirkung evaluiert und kontinuierlich optimiert. Die Experimente wurden im MMI-Fahrsimulator der Daimler Chrysler-Forschung sowie in einem Versuchsfahrzeug auf der Straße durchgeführt. Die gefundenen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Große Betätigungskräfte und ein auf den Betätigungsweg bezogen später Druckpunkt unterstützen am besten die Erkennbarkeit einer erfolgten Betätigung durch Auslenken des Joysticks unabhängig von der Bedienrichtung. Der Vergleich des Joysticks mit einem aktiven haptischen Schiebesteller ergab, dass die Bedienart Schwenken unter Betrachtung der oben genannten Interaktionsaufgaben insgesamt besser geeignet ist für die Bedienung eines Fahrerinformationssystems. Für eine positionscodierte Alphanumerische Eingabe stellte sich die amp;quot;Qwertzamp;quot;-Anordnung der Buchstaben mit dem beschriebenen Bedienelement als am besten geeignet heraus. Die Bedienung des Navigationssystems mit einem Joystick mit variabler Haptik wurde mit der Bedienung mit einem Joystick mit konstanter Haptik in einem Simulator- und in einem Feldexperiment verglichen. Es ergaben sich keine signifikanten Vorteile, aber auch kein signifikanter Nachteil für variable Haptik. Demgegenüber schneidet variable Haptik bei subjektiven Bewertungen durchweg besser ab. Die Ergebnisse machen des Weiteren das Potenzial aktiver haptischer Bedienelemente zur Interaktion mit Fahrerinformations-systemen deutlich. So konnten bei zweidimensionalen Bedienaufgaben wie Zieleingabe über Karte oder Buchstabeneingabe signifikante Vorteile gegenüber dem passiven Be-dienelement festgestellt werden. Heutige technische Lösungen besitzen noch erhebliche Schwachstellen in der Qualität der erzeugten Haptik, z. B. bei der Simulation einer mechanischen Kulisse für Menüauswahlen. Zukünftige technologische Entwicklungen sollten daher die Qualität aktiver Haptik dahingehend verbessern. Dann erscheint es realistisch, dass die Vorteile frei programmierbarer Haptik überwiegen werden und dazu führen, dass aktive haptische Bedienelemente zur Interaktion mit Fahrerinformationssystemen - neben anderen möglichen Anwendungsbereichen im Fahrzeug - entwickelt und eingesetzt werden

Körper im elektronischen Raum: Modelle für Menschen und interaktive Systeme

Im Kontakt mit Medientechnik wird der menschliche Körper öfters als veraltete Hardware abgetan, insbesondere wenn darüber lediglich gedacht und gesprochen bzw. geschrieben wird. Konkret, unter Einsatz aller Sinneskanäle erweist er sich jedoch als eine vielfach einzusetzende Schnittstelle und nach wie vor volltaugliches Interaktionsmedium, das sowohl mit der Maschine selber als auch mit anderen (menschlichen oder zumindest humanoiden) Körpern innerhalb maschineller Umgebungen komplex kommunizieren kann. Computer und Internet sind nicht nur Arbeitswerkzeuge und Informationsleiter, sondern zunehmend auch kommunikative Partner, deren Informationsverarbeitungsweisen in Wechselbeziehungen mit den (zwischen)menschlichen Kommunikationsmustern zu denken sind. Wie beschreibt und gestaltet sich am besten die multimediale Verwandtschaft "neuer" Medien und des "altbekannten" Körpers im elektronischen Interaktionsraum von Kunst, Technik und Wissenschaft? Die Arbeit fasst den Vorsatz, die Darstellungs- und Wahrnehmungsmodalitäten des menschlichen Körpers im neumedialen Kontext jenseits üblicher Prämierungen und unnötiger Reduzierungen zukunftsträchtig auswerten sowie kommunizieren zu können. Trotz plausibler Diskurskritik wird versucht, ergiebige Ansätze einer praktisch informierten - sowie an die Praxis rückkoppelnden - medientheoretischen Diskussion um den Körper im virtuellen sowie insbesondere konkreten elektronischen Raum zu eruieren. Dazu wird der dominante Körperdiskurs benutzt - und zugleich unterlaufen, indem sein kreativ handelndes sowie sein künstlerisch-cum-wissenschaftlich "be-handeltes" Referenzobjekt untersucht wird. Dies geschieht auch durch den eigenen, multimedial und interaktiv eingesetzten Körper des Autors wie auch die Körper der Interviewten, der Kooperierenden und nicht zuletzt der RezipientInnen. Eine mehrfache Rehabilitierung des pessimistisch medialisierten, zerredeten Körpers erfolgt im aktuell fruchtbarsten sowie symptomatisch mythenreichsten Zwischenfeld von (Tanz)Kunst und Technologie - eben nicht nur rein wissenschaftlich, sondern auch ästhetisch-produktiv durch die eigene und eigentliche interdisziplinäre Tätigkeit. Daraus werden relevante Modelle zur theoretischen und praktischen Arbeit mit dem Körper im elektronischen Raum sowie allgemeine Vorschläge für Beschreibung und Gestaltung interdisziplinärer Kooperationsprojekte abgeleitet.In contact with media technology the human body is often being dismissed as hardware out of date - especially if merely thought and talked or written about. Concretely, with all the sensory channels employed, the body proves to be a diversely applicable interface and still a fully compatible interactive medium that can communicate with the machine itself as well as with other (human or at least humanoid) bodies within technical environments in a complex way. Computers and the Internet are not only instruments and conductors but increasingly also communicative partners, whose ways of information processing should be conceived in association with (inter)personal communication patterns. How are the multimodal affinities of "new" media and the "good old" body to be described and designed within the electronic interactions of art, technology and science? Beyond traditional hierarchies and unnecessary reductions the project attempts to elicit the seminal modalities of (re)production as well as perception that the human body is capable of in the context of new media. In spite of plausible discourse critique, productive approaches at a practically informed media-theory discussion on the body in the virtual and especially in the concrete electronic space are elicited - and eventually feedbacked to the practical field. For this purpose the dominant body discourse is used, yet at the same time undermined by investigating its object in the state of acting as well as in the state of being acted-upon, artistically and scientifically. This also happens through the own, multimediatized and inter-activated body of the author as well as the bodies of the persons interviewed, cooperating and, lastly, addressed. A manifold rehabilitation of the pessimistically mediatized and talked-apart body takes place at the both topically prolific and symptomatically mythologized crossings of (dance) art and technology - not only scientifically but also in terms of the author's aesthetic production within the interdisciplinary field. Deriving from all this, models for theoretical and practical treatment of the body in the electronic space as well as general propositions for description and design of interdisciplinary cooperation projects are developed finally

Semantische Objektmodellierung mittels multimodaler Interaktion

Ein Konzept für eine interaktive semantische Objektmodellierung wird vorgeschlagen. Die flexible und erweiterbare Objektrepräsentation ermöglicht die Modellierung funktionaler und semantischer Objektinformationen durch die Darstellung von Eigenschaften, die menschliche Begriffe und Kategorien abbilden und die Verbindung von Objekten mit Handlungen und mit sensoriell erfassbaren Attributen herstellen. Das interaktive Modellierungssystem erlaubt die intuitive Erstellung semantischer Objektmodelle

Optimizing transmission protocols for enhancement of quality of service in telemedical realtime applications

In der Dissertation mit dem Titel „Optimierung von Übertragungsprotokollen zur Verbesserung der Dienstgüte in telemedizinischen Echtzeitanwendungen“ geht es um die Entwicklung einer Protokollmodifikation für Multipath-TCP zur besseren Unterstützung von telemedizinischen Echtzeitanwendungen über das Internet in einem Szenario zwischen global verteilten Standorten. Das Ziel von redundantem Multipath-TCP (rMPTCP) ist es, mehrere Verbindungen gleichzeitig zu nutzen, um mithilfe von Redundanz Verzögerungsspitzen und Datenverluste auszugleichen und somit die Dienstgüte der Übertragung zu verbessern. Hierbei passt sich das Protokoll den aktuellen Gegebenheiten der Datenverbindung adaptiv an, indem es Redundanz, Leitungsqualität, benötigte Datenübertragungsrate sowie den durch das Netzwerk angebotenen Datendurchsatz in Relation setzt. Anwendungen in der Telemedizin unterscheiden sich in ihren kommunikativen und interaktiven Ausprägungen und damit in ihren Dienstgüteanforderungen. Zu diesem Zweck werden grundlegende Anwendungen in der Telemedizin sowie Spezifizierungen der Dienstgüteanforderungen der anfallenden Datenströme behandelt und klassifiziert. Dies geschieht in Hinblick auf ein zwischen der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) laufendes Forschungsszenario. Darauf folgt eine Darlegung von Dienstgüte-Mechanismen im Internet. Darin werden die elementaren Funktionsweisen sowie Möglichkeiten diese zu verbessern beschrieben. Die Übertragungsstrecke zwischen den beiden Universitäten wird entsprechend des Basisszenarios in Hinblick auf verschiedene Dienstgüteparameter mit entsprechenden Messwerkzeugen soweit ausgewertet, dass Gegebenheiten und Probleme identifiziert werden können. Eine Evaluierung der verschiedenen verfügbaren Verbindungen zwischen UDE und UKM dient der Ermittlung einer kombinierten Nutzungsweise und den Möglichkeiten bei einer Mehrfachverbindung. Die Modellierung und Entwicklung der Protokollmodifikation wird unter den vorher hergeleiteten Anforderungen durchgeführt. Es werden die grundsätzlichen mathematischen Zusammenhänge diskutiert und eine Einführung in die Funktionalitäten des Protokolls gegeben. Die Eigenschaften und Funktionen des neuen Protokolls werden modelliert und zusätzliche Hilfsmittel, die für die Anwendung innerhalb des Szenarios benötigt werden entwickelt. Die Funktionalitäten werden in praktischen Versuchen ausgewertet und eine abschließende Beurteilung diskutiert. Das Ergebnis dieser Dissertation ist die Entwicklung einer internetkompatiblen redundanten Protokollerweiterung für Multipath-TCP, die in der Lage ist, sich mithilfe verschiedener Algorithmen auf Situationen im Netzwerk anzupassen und verschiedene Maßnahmen bei Störungen zu ergreifen. Die Protokollerweiterung ist in der Lage, eine Dienstgüteverbesserung in Hinblick auf Verzögerungen sowie Verzögerungsvarianzen für Anwendungen mit „Nahe-Echtzeit“-Anforderungen zu erreichen.In the dissertation entitled "Optimization of Transmission Protocols to Improve Quality of Service in Telemedicine Real-Time Applications", the aim is to develop a protocol modification for Multipath-TCP to improve the support for telemedical real-time applications over the Internet in a scenario between globally distributed locations. The goal of redundant Multipath TCP (rMPTCP) is to use multiple connections at the same time to compensate for delay and data losses by means of redundancy and thus to improve the quality of service of the transmission. The protocol adapts to the current circumstances of the data connection by correlating redundancy, connection quality, required data transmission rate as well as the data throughput offered by the network. Applications in telemedicine differ in their communicative and interactive manifestations and thus in their quality of service requirements. For this purpose, basic applications in telemedicine as well as specifications of the quality requirements of the resulting data streams are treated and classified. This is done with regard to a research scenario running between the University of Duisburg-Essen (UDE) and the Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM). It is followed by a presentation of quality of service mechanisms on the Internet. The basic functions as well as ways to improve them are described. The transmission distance between the two universities is evaluated according to the basic scenario with regard to different quality of service parameters with appropriate measuring tools in a way that conditions and problems can be identified. An evaluation of the various available connections between UDE and UKM is used to determine a combined usage and the possibilities for a multiple connection. The modeling and development of the protocol modification is performed under the previously-derived requirements. The basic mathematical connections are discussed and an introduction to the functionalities of the protocol is given. The properties and functions of the new protocol are modeled and additional tools developed for utilization within the scenario are designed. The functionalities are evaluated in practical tests and a final assessment is discussed. The result of this dissertation is the development of an Internet-compatible redundant protocol extension for multipath TCP, which is able to adapt to situations in the network by means of different algorithms and to take various measures in case of disturbances. The protocol extension is capable of achieving an improvement in service quality with regard to delays as well as delay variances for applications with "near real-time" requirements

Unsere gemeinsame digitale Zukunft

Das Gutachten „Unsere gemeinsame digitale Zukunft“ macht deutlich, dass Nachhaltigkeitsstrategien und -konzepte im Zeitalter der Digitalisierung grundlegend weiterentwickelt werden müssen. Nur wenn der digitale Wandel und die Transformation zur Nachhaltigkeit konstruktiv verzahnt werden, kann es gelingen, Klima- und Erdsystemschutz sowie soziale Fortschritte menschlicher Entwicklung voranzubringen. Ohne aktive politische Gestaltung wird der digitale Wandel den Ressourcen- und Energieverbrauch sowie die Schädigung von Umwelt und Klima weiter beschleunigen. Daher ist es eine vordringliche politische Aufgabe, Bedingungen dafür zu schaffen, die Digitalisierung in den Dienst nachhaltiger Entwicklung zu stellen

Labore in der Hochschullehre: Didaktik, Digitalisierung, Organisation

In der Hochschullehre ist das Labor als Raum des praktischen Lehrens und Lernens in den technischen Fächern ein zentraler Bestandteil der Curricula. Damit der "Lernort Labor" einen positiven Beitrag zum Kompetenzerwerb der Lernenden leisten kann, müssen didaktische, organisatorische und sowie technische Gestaltungsfaktoren neu betrachtet werden. Was brauchen Labore, um zu einem effektiven, zukunftsfähigen Lernort zu werden? Wie kann sich Laborlehre mit den aktuellen Möglichkeiten der Digitalisierung weiterentwickeln? Die Autorinnen und Autoren geben Antworten auf diese Fragen. Der erste Teil des Sammelbandes beleuchtet das Thema Labordidaktik unter den veränderten Kompetenzerwartungen. Die Beiträge des zweiten Teils befassen sich mit der aktuellen und zukünftigen Entwicklung von Cross-Reality-Laboren als Einzelangebote sowie als Plattformen und Netzwerke. Bedingungen für das Gelingen - und für das Misslingen - von Cross-Reality-Laboren sind das zentrale Thema des dritten Teils, der besonders auf die infrastrukturelle und organisationale Ebene blickt und untersucht, wie diese Laborform technisch verlässlich und ökonomisch nachhaltig in die Lehre integriert werden kann. Der Sammelband richtet sich an Lehrende in ingenieur- und naturwissenschaftlichen Studiengängen, die sich mit der Gestaltung, Weiterentwicklung und Durchführung der Laborlehre befassen sowie an Hochschuldidaktiker:innen, an Leitungen und Mitarbeitende in der Hochschulverwaltung sowie in technischen Verbänden

Labore in der Hochschullehre

In der Hochschullehre ist das Labor als Raum des praktischen Lehrens und Lernens in den technischen Fächern ein zentraler Bestandteil der Curricula. Damit der "Lernort Labor" einen positiven Beitrag zum Kompetenzerwerb der Lernenden leisten kann, müssen didaktische, organisatorische und sowie technische Gestaltungsfaktoren neu betrachtet werden. Was brauchen Labore, um zu einem effektiven, zukunftsfähigen Lernort zu werden? Wie kann sich Laborlehre mit den aktuellen Möglichkeiten der Digitalisierung weiterentwickeln? Die Autorinnen und Autoren geben Antworten auf diese Fragen. Der erste Teil des Sammelbandes beleuchtet das Thema Labordidaktik unter den veränderten Kompetenzerwartungen. Die Beiträge des zweiten Teils befassen sich mit der aktuellen und zukünftigen Entwicklung von Cross-Reality-Laboren als Einzelangebote sowie als Plattformen und Netzwerke. Bedingungen für das Gelingen - und für das Misslingen - von Cross-Reality-Laboren sind das zentrale Thema des dritten Teils, der besonders auf die infrastrukturelle und organisationale Ebene blickt und untersucht, wie diese Laborform technisch verlässlich und ökonomisch nachhaltig in die Lehre integriert werden kann. Der Sammelband richtet sich an Lehrende in ingenieur- und naturwissenschaftlichen Studiengängen, die sich mit der Gestaltung, Weiterentwicklung und Durchführung der Laborlehre befassen sowie an Hochschuldidaktiker:innen, an Leitungen und Mitarbeitende in der Hochschulverwaltung sowie in technischen Verbänden

Labore in der Hochschullehre

In der Hochschullehre ist das Labor als Raum des praktischen Lehrens und Lernens in den technischen Fächern ein zentraler Bestandteil der Curricula. Damit der "Lernort Labor" einen positiven Beitrag zum Kompetenzerwerb der Lernenden leisten kann, müssen didaktische, organisatorische und sowie technische Gestaltungsfaktoren neu betrachtet werden. Was brauchen Labore, um zu einem effektiven, zukunftsfähigen Lernort zu werden? Wie kann sich Laborlehre mit den aktuellen Möglichkeiten der Digitalisierung weiterentwickeln? Die Autorinnen und Autoren geben Antworten auf diese Fragen. Der erste Teil des Sammelbandes beleuchtet das Thema Labordidaktik unter den veränderten Kompetenzerwartungen. Die Beiträge des zweiten Teils befassen sich mit der aktuellen und zukünftigen Entwicklung von Cross-Reality-Laboren als Einzelangebote sowie als Plattformen und Netzwerke. Bedingungen für das Gelingen - und für das Misslingen - von Cross-Reality-Laboren sind das zentrale Thema des dritten Teils, der besonders auf die infrastrukturelle und organisationale Ebene blickt und untersucht, wie diese Laborform technisch verlässlich und ökonomisch nachhaltig in die Lehre integriert werden kann. Der Sammelband richtet sich an Lehrende in ingenieur- und naturwissenschaftlichen Studiengängen, die sich mit der Gestaltung, Weiterentwicklung und Durchführung der Laborlehre befassen sowie an Hochschuldidaktiker:innen, an Leitungen und Mitarbeitende in der Hochschulverwaltung sowie in technischen Verbänden