Project:Projekt Kognitive Robotik/Cognitive Robotics

News/Aktuelles

• Erstes treffen/First meeting: 03.04.2019 14h ct, F-235
• Für diese Veranstaltung nutzen wir GitLab
• Erste Anmeldephase/First registration period (STiNE): 11.02.19 09:00h - 28.02.19 13:00h

General Information/Allgemeine Informationen
LV-Number:	64-193
Lecturer :	Dr. Manfred Eppe, Henrique Siqueiras
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 Grundlagen menschlicher Kognition sind häufig Grundlage und Inspiration für Algorithmen der künstlichen Intelligenz und Robotik. Gleichzeitig nimmt die Interaktion zwischen Robotern und Menschen nimmt einen immer größer werdenden Stellenwert in unserer Gesellschaft ein. Dies führt zunehmend zu interdisziplinärer Forschungsarbeit und Anwendungen in den Gebieten der Bild- und Audioverarbeitung, maschinelles Lernen mit künstlichen neuronalen Netzen, sowie die Evaluation und das Design der Mensch-Roboter Interaktion.
Ziel dieses Projektes ist es, diese Aspekte zu vertiefen und kognitive Grundlagen der Mensch-Roboter Interaktion kennenzulernen. Dabei wird den Studierenden der Roboter Pepper zur Verfügung gestellt, um realistische Mensch-Roboter Interaktionsszenarien zu bewältigen. Die Szenarien werden an den Robocup@Home Wettbewerb angelehnt sein, in dem robotische Schlüsselfähigkeiten wie Gesichtserkennung, Sprachverarbeitung und Navigation implementiert und integriert werden, um beispielsweise Getränkebestellungen in einer Cocktail Party Situation aufzunehmen. Dabei ergibt sich für die Studierenden die Gelegenheit erste Schritte mit neuronalen Netzen und anderen Methoden der KI zu unternehmen und direkt im Kontext einer robotischen Schlüsselfähigkeit anzuwenden.

The foundations of human cognition are often an inspiration for algorithms in Artificial Intelligence and Robotics. At the same time, the interaction between robots and humans plays an increasingly important role in our society. This leads to interdisciplinary research and applications in the areas of computer vision, signal processing, machine learning with neural networks, as well as the evaluation and design of human-robot interaction.
The goal of this project is to investigate these aspects and to learn to know the cognitive principles of human-robot interaction. Herein, the participants of the projects will be given access to the Pepper robot, in order to realize realistic human-robot interaction scenarios. The scenarios will be drawn from the RoboCup@Home competition, where robotic key capabilities like face detection, language processing and navigation must be implemented and integrated in order to handle situations like taking drink orders at a cocktail party. Herein, students will have the opportunities to take first steps in with neural networks and other AI methods, and to apply them in the context of robotic key capabilities.

Objective/Lernziel

Die Projektgruppe wird in einzelnen Teams gemäß ihren Interessen in Gruppen 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 separated 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 konkret zu bewältigenden Szenarien 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 Szenario testen und hinsichtlich verschiedener Interaktionsaspekte evaluieren, so z.B. Antwortzeit des Systems, Zuverlässigkeit, 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 scenarios to be realized 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 will test the scenario and evaluate several interaction aspects like system response time, reliability, etc. The results will be documented in a project report and demonstrated in a final presentation.

Requirements/Voraussetzungen

Programmierkenntnisse. Kenntnisse der Programmiersprache Python sind vorteilhaft aber nicht erforderlich.

Programming skills. Knowledge of the Python programming language is an advantage but not mandatory.

Literature/Literatur

• 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