Smart City Ontologies and Their Applications: A Systematic Literature Review

The increasing interconnections of city services, the explosion of available urban data, and the need for multidisciplinary analysis and decision making for city sustainability require new technological solutions to cope with such complexity. Ontologies have become viable and effective tools to practitioners for developing applications requiring data and process interoperability, big data management, and automated reasoning on knowledge. We investigate how and to what extent ontologies have been used to support smart city services and we provide a comprehensive reference on what problems have been addressed and what has been achieved so far with ontology-based applications. To this purpose, we conducted a systematic literature review finalized to presenting the ontologies, and the methods and technological systems where ontologies play a relevant role in shaping current smart cities. Based on the result of the review process, we also propose a classification of the sub-domains of the city addressed by the ontologies we found, and the research issues that have been considered so far by the scientific community. We highlight those for which semantic technologies have been mostly demonstrated to be effective to enhance the smart city concept and, finally, discuss in more details about some open problems

Worker-robot cooperation and integration into the manufacturing workcell via the holonic control architecture

Cooperative manufacturing is a new field of research, which addresses new challenges beyond the physical safety of the worker. Those new challenges appear due to the need to connect the worker and the cobot from the informatics point of view in one cooperative workcell. This requires developing an appropriate manufacturing control system, which fits the nature of both the worker and the cobot. Furthermore, the manufacturing control system must be able to understand the production variations, to guide the cooperation between worker and the cobot and adapt with the production variations.Die kooperative Fertigung ist ein neues Forschungsgebiet, das sich neuen Herausforderungen stellt. Diese neuen Herausforderungen ergeben sich aus der Notwendigkeit, den Arbeiter und den Cobot aus der Sicht der Informatik in einem kooperativen Arbeitsplatz zu verbinden. Dies erfordert die Entwicklung eines geeigneten Produktionskontrollsystems, das sowohl der Natur des Arbeiters als auch der des Cobots entspricht. Darüber hinaus muss die Fertigungssteuerung in der Lage sein, die Produktionsschwankungen zu verstehen, um die Zusammenarbeit zwischen Arbeiter und Cobot zu steuern

Holistic Approach for Authoring Immersive and Smart Environments for the Integration in Engineering Education

Die vierte industrielle Revolution und der rasante technologische Fortschritt stellen die etablierten Bildungsstrukturen und traditionellen Bildungspraktiken in Frage. Besonders in der Ingenieurausbildung erfordert das lebenslange Lernen, dass man sein Wissen und seine Fähigkeiten ständig verbessern muss, um auf dem Arbeitsmarkt wettbewerbsfähig zu sein. Es besteht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in der Bildung und Ausbildung hin zu neuen Technologien wie virtueller Realität und künstlicher Intelligenz. Die Einbeziehung dieser Technologien in ein Bildungsprogramm ist jedoch nicht so einfach wie die Investition in neue Geräte oder Software. Es müssen neue Bildungsprogramme geschaffen oder alte von Grund auf umgestaltet werden. Dabei handelt es sich um komplexe und umfangreiche Prozesse, die Entscheidungsfindung, Design und Entwicklung umfassen. Diese sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die die Überwindung vieler Hindernisse erfordert. Diese Arbeit stellt eine Methodologie vor, die sich mit den Herausforderungen der Nutzung von Virtueller Realität und Künstlicher Intelligenz als Schlüsseltechnologien in der Ingenieurausbildung befasst. Die Methodologie hat zum Ziel, die Hauptakteure anzuleiten, um den Lernprozess zu verbessern, sowie neuartige und effiziente Lernerfahrungen zu ermöglichen. Da jedes Bildungsprogramm einzigartig ist, folgt die Methodik einem ganzheitlichen Ansatz, um die Erstellung maßgeschneiderter Kurse oder Ausbildungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Aspekten berücksichtigt. Diese werden in den drei Ebenen - Bildung, Technologie und Management zusammengefasst. Die Methodik betont den Einfluss der Technologien auf die Unterrichtsgestaltung und die Managementprozesse. Sie liefert Methoden zur Entscheidungsfindung auf der Grundlage einer umfassenden pädagogischen, technologischen und wirtschaftlichen Analyse. Darüber hinaus unterstützt sie den Prozess der didaktischen Gestaltung durch eine umfassende Kategorisierung der Vor- und Nachteile immersiver Lernumgebungen und zeigt auf, welche ihrer Eigenschaften den Lernprozess verbessern können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der systematischen Gestaltung immersiver Systeme und der effizienten Erstellung immersiver Anwendungen unter Verwendung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz. Es werden vier Anwendungsfälle mit verschiedenen Ausbildungsprogrammen vorgestellt, um die Methodik zu validieren. Jedes Bildungsprogramm hat seine eigenen Ziele und in Kombination decken sie die Validierung aller Ebenen der Methodik ab. Die Methodik wurde iterativ mit jedem Validierungsprojekt weiterentwickelt und verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methodik zuverlässig und auf viele Szenarien sowie auf die meisten Bildungsstufen und Bereiche übertragbar ist. Durch die Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können Interessengruppen immersiven Technologien effektiv und effizient in ihre Unterrichtspraxis integrieren. Darüber hinaus können sie auf der Grundlage der vorgeschlagenen Ansätze Aufwand, Zeit und Kosten für die Planung, Entwicklung und Wartung der immersiven Systeme sparen. Die Technologie verlagert die Rolle des Lehrenden in eine Moderatorrolle. Außerdem bekommen die Lehrkräfte die Möglichkeit die Lernenden individuell zu unterstützen und sich auf deren kognitive Fähigkeiten höherer Ordnung zu konzentrieren. Als Hauptergebnis erhalten die Lernenden eine angemessene, qualitativ hochwertige und zeitgemäße Ausbildung, die sie qualifizierter, erfolgreicher und zufriedener macht

Proceedings of the 1st Standardized Knowledge Representation and Ontologies for Robotics and Automation Workshop

Welcome to IEEE-ORA (Ontologies for Robotics and Automation) IROS workshop. This is the 1st edition of the workshop on! Standardized Knowledge Representation and Ontologies for Robotics and Automation. The IEEE-ORA 2014 workshop was held on the 18th September, 2014 in Chicago, Illinois, USA. In!the IEEE-ORA IROS workshop, 10 contributions were presented from 7 countries in North and South America, Asia and Europe. The presentations took place in the afternoon, from 1:30 PM to 5:00 PM. The first session was dedicated to “Standards for Knowledge Representation in Robotics”, where presentations were made from the IEEE working group standards for robotics and automation, and also from the ISO TC 184/SC2/WH7. The second session was dedicated to “Core and Application Ontologies”, where presentations were made for core robotics ontologies, and also for industrial and robot assisted surgery ontologies. Three posters were presented in emergent applications of ontologies in robotics. We would like to express our thanks to all participants. First of all to the authors, whose quality work is the essence of this workshop. Next, to all the members of the international program committee, who helped us with their expertise and valuable time. We would also like to deeply thank the IEEE-IROS 2014 organizers for hosting this workshop. Our deep gratitude goes to the IEEE Robotics and Automation Society, that sponsors! the IEEE-ORA group activities, and also to the scientific organizations that kindly agreed to sponsor all the workshop authors work