Robotereinsatz in der werkstattorientierten Fertigung

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Von persönlicher Schutzbekleidung zum mobilen Schutzassistenzsystem

Miniaturized and embedded computers open new prospects for Personal Protective Equipment (PPE). PPE will recognize context and react on environmental hazards in an autonomous way in the future. Networked components may predict dangerous situations. These complex systems demand a new participatory design process because the new protective functions have to adjust between user and automated technique for practical use. This PhD thesis deals with the user-oriented development process for these new ambient assisted protection systems. A specific workflow follows the process-oriented and networked character of the new mobile protection system. In addition designated design attributes motivate the need of clothing related solutions

Augmented Reality (AR)

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Thema Augmented Reality (AR) — der erweiterten Realität, und Smartphones. AR ist eine Variation der Virtual Reality (VR). Sie erlaubt es, die reale Umgebung mit virtuellen Informationen und Objekten zu überlagern und damit die Wahrnehmung des Users zu bereichern bzw. zu erweitern. Der Definition her, kann AR auf alle menschlichen Sinne angewendet werden. Diese Arbeit beschränkt sich auf Wahrnehmungen, die mit Hilfe von Sichtgeräten und Displays visualisiert werden. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil wird der Fokus auf die AR gerichtet: nämlich auf die einzelnen Komponenten, wie z. B. die Darstellungsmöglichkeiten, das Tracking und die Registrierung sowie die Interaktion, die für ein AR-System benötigt werden. Zuletzt erfolgt noch ein Blick auf Einsatzbereiche von AR sowie eine Klassifizierung von AR-Systemen in Indoor- und Outdoor-Systeme. Der zweite Teil der Diplomarbeit geht der Frage nach, wie AR für ein breites Publikum zugänglich gemacht werden kann. Der Schwerpunkt liegt hier bei mobilen Geräten — sogenannten Handheld Devices. Durch die Entwicklung und Einführung der Smartphones und auf Grund ihrer weiten Verbreitung, bieten sich diese "Alleskönner" als eine hervorragende Plattform zur Verwirklichung von AR-Anwendungen im kommerziellen Sinne, an. Die mittlerweile standardmäßig eingebauten Sensoren in einem Smartphone, wie z. B. ein GPS-Empfänger, ein digitaler Kompass, Beschleunigungssensoren usw., sind die technischen Grundvoraussetzungen dafür. Darüber hinaus wird auf das Zusammenspiel der einzelnen Sensoren eingegangen. Ein Abschnitt dieser Arbeit geht konkret auf kommerzielle AR-Applikationen auf Smartphones ein. Das Augenmerk wird hier auf die sogenannten AR-Browser gelenkt, und es werden die drei wichtigsten Vertreter vorgestellt und beschrieben. Darüber hinaus werden die Stärken und Schwächen von AR-Browsern diskutiert. Zuletzt erfolgt noch ein kurzer Ausblick in die Zukunft von AR-Applikationen auf Smartphones.The topic of this diploma thesis is augmented reality (AR) and smartphones. AR is a variation of virtual reality (VR), enabling us to overlay the real environment with virtual information and objects, and therefore enrich or extend the user’s perception. By definition, AR can be applied to all human senses. In this paper the main focus is exclusively directed towards visual perception, which can be visualized by means of displays. The thesis is divided into two parts. The first one deals with the several components of AR such as displays, tracking techniques and registration, as well as interaction techniques that are needed for an AR system. Finally, the different fields of application of AR are examined and a classification of AR systems into indoor and outdoor systems is carried out. The second part of the diploma thesis analyzes the question, how AR can be made accessible to a broader public. Here the emphasis is on mobile devices, so called handheld devices. Due to the rapid development and the massive distribution of smartphones, these "all-rounders" offer a perfect platform for the commercial implementation of AR applications. Different sensors such as a gps-receiver, a digital compass, accelerometers etc., which are standard features for each and every smartphone nowadays, are the required technical preconditions. Furthermore, the interaction of individual sensors is examined. Beside that, also concrete commercial AR applications on smartphones are described in a further chapter of the thesis. Hereby the research focuses on the so called AR browsers and the respective three main browsers are presented. Additionally, the strengths and weaknesses of AR browsers are discussed, and finally, we reveal a brief foreshadowing of the future perspectives of AR applications on smartphones

Kontextsensitive Dienste und Informationen für mobile Teilnehmer

Zusammenfassung: Die Kommunikation zwischen Menschen basiert auf Sprache (explizite Kommunikation) und auf unmittelbaren Informationen (implizite Kommunikation). Die unbewusste Berücksichtigung von Kontextinformationen während der Kommunikation kann aber vom Computer nicht automatisch umgesetzt werden. Deswegen ist die Interaktion zwischen Mensch und Computer weitaus schwieriger zu realisieren. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erfassung, Verarbeitung und Anwendung der Kontextinformationen bei mobilen Benutzern. Dafür werden die Ergebnisse einer Literaturrecherche über Informationssysteme für mobile Teilnehmer und die daraus abgeleiteten Bewertungskriterien für ein kontextsensitives System vorgestellt. Für die Architektur des Informationssystems SFINKS werden Datenverarbeitungsprozesse konzipiert, die eine optimale Informationsanpassung an einen mobilen Benutzer und seinen wechselnden Kontext ermöglichen. Das System kann seinen Benutzern individuell zugeschnittene Informationen und Dienste zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort bereitstellen

Grundlagen des Autonomen Rechnens

Das vegetative Nervensystem (engl. autonomous nervous system) des Menschen kann das, wovon in der IT-Industrie noch geträumt wird. Abhängig von der aktuellen Umgebung und Tätigkeit reguliert das vegetative Nervensystem mandatorische Körperfunktionen wie Herzfrequenz und Atmung. Reflexe, die dem Selbstschutz dienen, werden automatisch ausgelöst. Verletzungen heilen von selbst, ohne dass man seine normalen Tätigkeiten dafür unterbrechen müsste. Im Rahmen des Seminars „Autonomic Computing“ im Sommersemester 2003 am Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation der Universität Karlsruhe wurden Grundlagen dieses Autonomen Rechnens besprochen. Als Basis für Selbstkonfiguration und Selbstoptimierung werden in „Kontextbewusstsein: Ein Überblick“ Techniken zur Erfassung des physischen und sozialen Kontexts einer Anwendung erläutert. Die dienstorientierte Architektur und konkrete Implementierungen wie z.B. UPnP, Jini oder Bluetooth werden in „Aktuelle Technologien zur Realisierung dienstorientierter Architekturen“ behandelt. Die Arbeit „Service- Orientierung und das Semantic Web“ beschreibt, wie Semantic Web Technologien zur Beschreibung von Web Services verwendet werden können mit dem Ziel der automatischen Dienstfindung. Danach wird der Begriff „Selbstbewusstsein“ in bezug auf Software anhand zweier komplementärer Forschungsprojekte definiert. Technologien zur Überwachung des Laufzeitverhaltens von Rechnersystemen mit dem Ziel der selbstständigen Optimierung sind Gegenstand der Arbeit „Selbst-Überwachung und Selbst-Optimierung“. Der Artikel „Selbst-Schutz“ fasst die Sicherheitsanforderungen zusammen, die an ein autonomes Computersystem gestellt werden müssen und die Techniken, um solche Anforderungen zu erfüllen. Ansätze aus dem Bereich wiederherstellungsorientiertes- und fehlertolerantes Rechnen werden in „Selbst-Heilung“, „ROC – Recovery Oriented Computing“ und „Recovery Oriented Computing: Modularisierung und Redundanz“ vorgestellt. Alle Ausarbeitungen und Präsentationen sind auch elektronisch auf der diesem Band beiliegenden CD oder unter www.autonomic-computing.org verfügbar

Computer-assisted building surveying as the basis for planning for existing buildings - studies in digital capture and model representation

Die Dissertation setzt sich mit der Aufarbeitung der Aufnahme vorhandener Bauwerke hinsichtlich der IT-Unterstützung des Aufnahmeprozesses, auswertbarer Gebäudemodelle und der Bereitstellung von Informationen für die Planung auseinander. In der Arbeit ist der Bauaufnahmeprozeß gegliedert worden sowie die entstehenden Informationsmengen analysiert. Untersuchungen des aufzunehmenden Gegenstandes, der Strukturierung, der Aufnahme – hinsichtlich der Aufnahmegeräte und –methoden- und der Präsentation dienten als Grundlage für eine IT-Unterstützung. Die Aufnahme erfolgt immer als ein Prozeß der Modellbildung. Als IT-Paradigma bietet sich die „Objektorientierte Modellierungstechnologie“ an. Diese wurde einer Bewertung unterzogen. Mit Hinblick auf den konkreten Sachverhalt der Bauaufnahme, wie imperfekte und schwer formalisierbare Informationen, sind Erweiterungen berücksichtigt worden. Aus den diskutierten Ansätzen wurde ein Systemkonzept abgeleitet und Teilaspekte exemplarisch realisiert.The dissertation concerns the surveying of existing buildings with particular regard to IT-support of the surveying process, evaluable building models, and the provision of information for planning professionals. The building surveying process is examined in its structure and the resulting data analysed. A detailed study of the built object and its structure, of the survey, its methods, tools and technology and the presentation serve as a basis for developing IT-support. The survey is seen as a process of model creation, based on the ‘object-oriented modelling’ IT-paradigm. This was evaluated with regard to building surveying and extended to allow the provision of imperfect and difficult to categorise information. A system concept was developed from the studied approaches and portions thereof realised as prototypes

Computer-assisted building surveying as the basis for planning for existing buildings - studies in digital capture and model representation

Die Dissertation setzt sich mit der Aufarbeitung der Aufnahme vorhandener Bauwerke hinsichtlich der IT-Unterstützung des Aufnahmeprozesses, auswertbarer Gebäudemodelle und der Bereitstellung von Informationen für die Planung auseinander. In der Arbeit ist der Bauaufnahmeprozeß gegliedert worden sowie die entstehenden Informationsmengen analysiert. Untersuchungen des aufzunehmenden Gegenstandes, der Strukturierung, der Aufnahme – hinsichtlich der Aufnahmegeräte und –methoden- und der Präsentation dienten als Grundlage für eine IT-Unterstützung. Die Aufnahme erfolgt immer als ein Prozeß der Modellbildung. Als IT-Paradigma bietet sich die „Objektorientierte Modellierungstechnologie“ an. Diese wurde einer Bewertung unterzogen. Mit Hinblick auf den konkreten Sachverhalt der Bauaufnahme, wie imperfekte und schwer formalisierbare Informationen, sind Erweiterungen berücksichtigt worden. Aus den diskutierten Ansätzen wurde ein Systemkonzept abgeleitet und Teilaspekte exemplarisch realisiert.The dissertation concerns the surveying of existing buildings with particular regard to IT-support of the surveying process, evaluable building models, and the provision of information for planning professionals. The building surveying process is examined in its structure and the resulting data analysed. A detailed study of the built object and its structure, of the survey, its methods, tools and technology and the presentation serve as a basis for developing IT-support. The survey is seen as a process of model creation, based on the ‘object-oriented modelling’ IT-paradigm. This was evaluated with regard to building surveying and extended to allow the provision of imperfect and difficult to categorise information. A system concept was developed from the studied approaches and portions thereof realised as prototypes