Seminar: Cognitive Robotics for Assistive Technology / Kognitive Roboter für Assistenztechnologie

News/Aktuelles

• For this course we use the MIN-CommSy.
• First registration period/Erste Anmeldephase (STiNE): 12.02.18 09:00h - 01.03.18 13:00h

Information/Allgemeine Informationen
LV-Nummer:	64-639
Lecturer:	Dr. Manfred Eppe, Prof. Stefan Wermter
Period:	Tue/Di 16-18
Room:	F-235
Credit Hours	2 SWS
Language:	English with english material
Module:	InfM-WP, IAF-EC/FC

Contents/Inhalte

Cognitive Robotics addresses methods and algorithms on a high level of abstraction, used by intelligent robots or intelligent environments to proactively interact with their environment and humans. The bandwidth of applications spans from perception over abstract cognitive information processing and action planning to the execution of actions. In this seminar, students shall learn methods of cognitive robotics and their application in the context of assistive technologies like Service Robotics, Ambient Assisted Living (AAL) and Smart Factories, and use them as a subject for learning and deepening scientific methods. Current societal developments, like demographic change, in the context of automation and digitalization, shall deliver problem scenarios to be addressed by students. Possible topics include:

• Human-robot interaction
• Healthcare and rehabilitation Robotics
• Robot-robot interaction
• Artificial Intelligence and information processing
• Problem solving and action planning
• Knowledge representation and uncertainty
• Neural networks and machine learning
• Language processing and computer vision
• Robotic simulation and 3d-modeling

Kognitive Robotik behandelt Methoden und Algorithmen einer hohen Abstraktionsebene, welche intelligente Roboter oder intelligente Umgebungen benutzen um proaktiv mit ihrer Umgebung und mit Menschen zu interagieren. The Bandbreite der Anwendungen reicht dabei von Perzeption über abstrakte kognitive Informationsverarbeitung und Handlungsplanung bis hin zur Ausführung von Aktionen. In diesem Seminar sollen Methoden der kognitiven Robotik und deren Anwendung im Kontext von assistiven Technologien wie Service Robotik, Ambient Assisted Living (AAL), und Smart Factories als Gegenstand genommen werden um wissenschaftliches Arbeiten zu erlernen und zu vertiefen. Dabei sollen aktuelle gesellschaftliche Entwicklungen, wie z.B. der demographische Wandel im Kontext von Automatisierung und Digitalisierung, Problemstellungen liefern, die von den Studierenden behandelt werden. Als Plattform für die Realisierung entsprechender praktischer Mini-Projekte dienen der 3d Simulator V-REP und das Robot Operating System (ROS). Mögliche Themen liegen in den Bereichen:

• Mensch-Roboter Interaktion
• Healthcare und Rehabilitation Robotics
• Roboter-Roboter Interaktion
• Künstliche Intelligenz und Informationsverarbeitung
• Problemlösung und Handlungsplanung
• Wissensverarbeitung und Unsicherheit
• Neuronale Netzwerke und Lernmethoden
• Sprach- und Bildverarbeitung
• Robotik Simulation und 3d-Modellierung:

Objective/Lernziel

The seminar serves the conveying of the following foundational scientific methods:

• To search for, select, and evaluate scientific literature
• To realize and practically implement the contents of scientific literature in the context of a given real-world problem
• To comprehensibly describe and to elaborate on a complex topic in a paper
• To adequately present a complex topic in oral talk
• In addition, the scientific contents and topics shall be learned and deepened in the scope of a practical mini-project./li>

Das Seminar dient zur Vermittlung der folgenden grundlegenden wissenschaftlichen Methoden:

• Wissenschaftliche Literatur zu suchen, zu selektieren und zu bewerten
• Inhalte wissenschaftlicher Literatur praktisch im Rahmen einer realen Problemstellung umzusetzen
• In einer Ausarbeitung ein komplexes Thema verständlich darzustellen und zu evaluieren
• Mit einem Vortrag ein komplexes Thema verständlich zu präsentieren
• Außerdem sollen die entsprechenden fachlichen Inhalte im Rahmen eines Mini-Projektes erarbeitet und verinnerlicht werden.

Procedure/Vorgehen

In order to achieve the learning objective of practically implementing scientific methods, the seminar has an explicit practical focus. In particular, students will realize mini-projects, which will be peer-reviewed and presented at the end of the semester in form of short presentations at an internal mini-conference.
At the beginning of the semester, there will be a brief introduction in cognitive robotics and assistive technology, as well as brief tutorials for ROS and V-REP. The students will then select a topic for a mini-project. For example, they can realize the interaction of a robotic arm with objects and humans, or the integration of a mobile service robot with a smart home. To this end, students will use existing models and libraries of V-REP and ROS, and they will read and assess the scientific literature that underlies the respective practical methods.

Um das Lernziel der praktischen Umsetzung von wissenschaftlichen Inhalten zu erreichen, hat das Seminar einen expliziten praktischen Anteil. Konkret werden die Studierenden Mini-Projekte durchführen, welche dann am Ende des Semesters im Peer-Review Verfahren evaluiert, und im Format einer kleinen Konferenz mit Kurzvorträgen vorgestellt werden.
Am Anfang des Semesters wird eine kurze Einführung in Kognitive Robotik und assistive Technologien, sowie ein Tutorial zum Simulator V-REP und zum Robot Operating System gegeben. Danach sollen die Studierenden ein Thema für ein Mini-Projekt wählen. Beispielsweise kann die Interaktion eines Roboterarms mit Objekten und Menschen, oder die Integration eines mobilen Service Roboters und eines Smart Homes realisiert werden. Dazu werden die Studierenden stark auf existierende Modelle und Bibliotheken von V-REP und des Robot Operating Systems zurückgreifen, und die wissenschaftlichen Grundlagen der entsprechenden Methoden in einer Literaturrecherche erarbeiten.

Literature/Literatur

• http://www.v-rep.eu
• http://www.ros.org
• https://keras.io
• Hooman Samani (Ed.), Cognitive Robotics, Apple Academic Press, 2016.
• Anis Koubaa (Ed.), Robot Operating System (ROS) -- The Complete Reference (Volume 1). Springer, 2016.
• Garcia and Rodrigues, Ambient Assisted Living, CRC Press, 2018.

Material

The material for this course can be found within the MIN-CommSy portal:
Informatik-CommSy: WTM: Neural Networks SS2018