Project:Projekt "Odds-and-Evens" Interaktives Roboter Spiel/"Odds-and-Evens" Interactive Robot Game

News/Aktuelles

• Erstes treffen/First meeting: 04.04.2018 14h ct, F-235
• Für diese Veranstaltung nutzen wir GitLab
• Erste Anmeldephase/First registration period (STiNE): 12.02.18 09:00h - 01.03.18 13:00h

General Information/Allgemeine Informationen
LV-Number:	64-193
Lecturer :	Dr. Doreen Jirak, Dr. Pablo Barros
Period:	Mi/Wed 14-17, Do/Thu 14-17
Room:	F-234/F-235
Credit Hours	6 SWS Bachelor Project
Language:	Deutsch/English
Module:	InfB-Proj, WiInf-BAProjekt

Contents/Inhalte

Die Interaktion zwischen Robotern und Menschen nimmt einen immer größer werdenden Stellenwert in unserer Gesellschaft ein und führt zu interdisziplinärer Forschungsarbeit in der Informatik aus den Gebieten der Bild- und Audioverarbeitung, Lernen mit künstlichen neuronalen Netzen und maschinelles Lernen, sowie die Evaluation von Mensch-Computer Interaktion (bzw. konkret Mensch-Roboter Interaktion) und das Anwenden der Methoden des Data Minings.
Ziel dieses Projektes ist es, ein einfaches Spiel zwischen einem Roboter und einem Menschen zu implementieren. Bei "odds and evens" überlegen sich die beiden Spieler eine Zahl zwischen 0 und 10 (so viel, wie man mit zwei Händen zeigen kann) ohne natürlich das der Gegenüber weiß, um welche es sich dabei genau handelt. Dann entscheiden sich beide Parteien, ob die Summe der gezeigten Finger eine gerade oder eine ungerade Zahl ist. Gewonnen hat derjenige, der die richtige Vorhersage getroffen hat.
Zur Umsetzung dieses Spiels werden Methoden der Bildverarbeitung zur Handdetektion und Konzepte neuronaler Netze zur Unterscheidung der möglichen, unterschiedlichen Fingerkonfigurationen erarbeitet, sowie der Umgang mit einer Robotersimulationsplattform erlernt. Wichtiger Bestandteil des Projektes ist auch die Programmierung eines projektspezifischen Simulators zur Integration realisierter Algorithmen.
Eine Evaluation der Spieleinteraktion zwischen Menschen und einem Roboter runden das Projekt ab.

Human-Robot Interaction is an increasingly popular topic in nowadays society and stimulates interdisciplinary research between various computer science areas including image and audio processing, artificial neural networks and machine learning as well as evaluation of, in general, human-computer interaction and data mining.
The objective of this project is an implementation of a simple game between a robot and a human. Two participants of the game called "odds and evens" agree secretly on a number between 0 and 10 (according to numbers which can be displayed by two hands) and decide whether the sum of the number shown by the two parties will be even or odd. The winner of the game is the one with the correct prediction.
To realize this setting it is necessary to use methods from computer vision for the hand detection and to implement learning strategies using neural networks to recognize different possible finger postures, as well as to familiarize with a robot simulation environment. Another important project part will be the programming of a simulator for the integration of the developed algorithms.
A final evaluation regarding the game experience between humans and a robot will complete this project.

Objective/Lernziel

Die Projektgruppe wird in einzelnen Teams gemäß ihrer Interessen aufgeteilt, wobei Wert auf “pair programming“ gelegt wird. Dies ist ein wichtiger Bestandteil in Software Development und fördert die Kommunikation und den Austausch der Projektpartner. Durch das Arbeiten in Teams an einem übergreifenden Projekt werden aber auch Organisation von Teamarbeit und Konzepte des Projektmanagements vermittelt. Studenten sind nach erfolgreicher Teilnahme in der Lage, Kernkompetenz in einem Teil des Projektes zu erlangen, dies der Gruppe zu kommunizieren und global in den Kontext zur Lösung eines komplexen Problems einzubetten.

The project group will be split according to the individual’s interest with focus on pair programming. This technique stimulates continuous communication and knowledge transfer between the project partners. As every group is part of a team, the students get to know important project soft skills like time management, teamwork, and project management. After successful completion of the project, the students gained competence in their project field and learned how to communicate their development steps to the group helping to solve a complex problem.

Procedure/Vorgehen

Zunächst werden die Thematik und die benötigten Techniken vorgestellt. Einzelne Fragestellungen z.B. bzgl. der konkreten Simulationsumgebung werden im Plenum diskutiert. Die konkreten Implementationen werden im Team von jeweils 2 Studierenden durchgeführt und Fortschritte sowie Probleme in einem wöchentlichen Gruppentreffen besprochen. Ein Teamleiter aus der gesamten Projektgruppe ist dabei verantwortlich, die aktuellen Themen zusammenzufassen und evtl. Lösungsstrategien gemeinsam mit dem Team zu besprechen.
Nach erfolgreicher Integration der einzelnen Programmieraufgaben kann das Team das entwickelte Spiel testen und hinsichtlich verschiedener Interaktionsaspekte evaluieren, so z.B. Antwortzeit des Systems, Spaßfaktor, usw.
Die Studierenden werden ihr Projekt in Form einer Abschlußpräsentation und Demonstration vorstellen, sowie einen gemeinsamen Projektbericht anfertigen.

The first part contains introduction of the topic and presentation of techniques required throughout the project. Individual open questions like the simulation environment will be discussed with the students. The practical part of the course will consist of a single large project, where students will subdivide into teams of 2 students to tackle individual project parts. A weekly team meeting led by a team leader from the student group will provide time and space for progress report and solution suggestions for current problems.
After successful integration of the modules, the students can test their game and evaluate several interaction aspects like system response time, fun factor, and so on.
The results will be documented in a project report and demonstrated in a final presentation.

Literature/Literatur

• Christopher M. Bishop, Neural networks for pattern recognition (Inf-Bib: A BIS 22505)
• Raul Rojas, Neural networks : a systematic introduction (Inf-Bib: A ROJ 36077)
• Daniel T. Kaplan, Simon D. Levy, Kenneth A. Lambert: Introduction to scientific computation and programming in Python (Inf-Bib: P KAP 52918)
• Python Einführung online: http://www.scipy-lectures.org/intro/

Material

Additional material for this course can be found in the Git repository:
GitLab