Refine
Year of publication
Document Type
Keywords
- Roboter (5)
- Humanoider Roboter (2)
- Agentbasierter Transport (1)
- Entscheidungstheorie (1)
- Fußball (1)
- Humanoid Robots (1)
- Informatik (1)
- Kosten (1)
- Künstliche Intelligenz (1)
- Lastkraftwagen (1)
Institute
- Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) (10)
- Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019) (3)
- Fakultät Betriebswirtschaft und Wirtschaftsingenieurwesen (B+W) (2)
- Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V) (2)
- Fakultät Medien und Informationswesen (M+I) (2)
- INES - Institut für Energiesystemtechnik (2)
- Zentrale Einrichtungen (2)
- IMLA - Institute for Machine Learning and Analytics (1)
Machine learning (ML) has become highly relevant in applications across all industries, and specialists in the field are sought urgently. As it is a highly interdisciplinary field, requiring knowledge in computer science, statistics and the relevant application domain, experts are hard to find. Large corporations can sweep the job market by offering high salaries, which makes the situation for small and medium enterprises (SME) even worse, as they usually lack the capacities both for attracting specialists and for qualifying their own personnel. In order to meet the enormous demand in ML specialists, universities now teach ML in specifically designed degree programs as well as within established programs in science and engineering. While the teaching almost always uses practical examples, these are somewhat artificial or outdated, as real data from real companies is usually not available. The approach reported in this contribution aims to tackle the above challenges in an integrated course, combining three independent aspects: first, teaching key ML concepts to graduate students from a variety of existing degree programs; second, qualifying working professionals from SME for ML; and third, applying ML to real-world problems faced by those SME. The course was carried out in two trial periods within a government-funded project at a university of applied sciences in south-west Germany. The region is dominated by SME many of which are world leaders in their industries. Participants were students from different graduate programs as well as working professionals from several SME based in the region. The first phase of the course (one semester) consists of the fundamental concepts of ML, such as exploratory data analysis, regression, classification, clustering, and deep learning. In this phase, student participants and working professionals were taught in separate tracks. Students attended regular classes and lab sessions (but were also given access to e-learning materials), whereas the professionals learned exclusively in a flipped classroom scenario: they were given access to e-learning units (video lectures and accompanying quizzes) for preparation, while face-to-face sessions were dominated by lab experiments applying the concepts. Prior to the start of the second phase, participating companies were invited to submit real-world problems that they wanted to solve with the help of ML. The second phase consisted of practical ML projects, each tackling one of the problems and worked on by a mixed team of both students and professionals for the period of one semester. The teams were self-organized in the ways they preferred to work (e.g. remote vs. face-to-face collaboration), but also coached by one of the teaching staff. In several plenary meetings, the teams reported on their status as well as challenges and solutions. In both periods, the course was monitored and extensive surveys were carried out. We report on the findings as well as the lessons learned. For instance, while the program was very well-received, professional participants wished for more detailed coverage of theoretical concepts. A challenge faced by several teams during the second phase was a dropout of student members due to upcoming exams in other subjects.
One of the challenges for autonomous driving in general is to detect objects in the car's camera images. In the Audi Autonomous Driving Cup (AADC), among those objects are other cars, adult and child pedestrians andemergency vehicle lighting. We show that with recent deep learning networks weare able to detect these objects reliably on the limited Hardware of the model cars. Also, the same deep network is used to detect road features like mid lines, stoplines and even complete crossings. Best results are achieved using Faster R-CNNwith Inception v2 showing an overall accuracy of 0.84 at 7 Hz.
This paper describes the concept and some results of the project "Menschen Lernen Maschinelles Lernen" (Humans Learn Machine Learning, ML2) of the University of Applied Sciences Offenburg. It brings together students ofdifferent courses of study and practitioners from companies on the subject of Machine Learning. A mixture of blended learning and practical projects ensures atight coupling of machine learning theory and application. The paper details thephases of ML2 and mentions two successful example projects.
For the RoboCup Soccer AdultSize League the humanoid robot Sweaty uses a single fully convolutional neural network to detect and localize the ball, opponents and other features on the field of play. This neural network can be trained from scratch in a few hours and is able to perform in real-time within the constraints of computational resources available on the robot. The time it takes to precess an image is approximately 11 ms. Balls and goal posts are recalled in 99 % of all cases (94.5 % for all objects) accompanied by a false detection rate of 1.2 % (5.2 % for all). The object detection and localization helped Sweaty to become finalist for the RoboCup 2017 in Nagoya.
One of the challenges in humanoid robotics is motion control. Interacting with humans requires impedance control algorithms, as well as tackling the problem of the closed kinematic chains which occur when both feet touch the ground. However, pure impedance control for totally autonomous robots is difficult to realize, as this algorithm needs very precise sensors for force and speed of the actuated parts, as well as very high sampling rates for the controller input signals. Both requirements lead to a complex and heavy weight design, which makes up for heavy machines unusable in RoboCup Soccer competitions.
A lightweight motor controller was developed that can be used for admittance and impedance control as well as for model predictive control algorithms to further improve the gait of the robot.
In this paper we show that a model-free approach to learn behaviors in joint space can be successfully used to utilize toes of a humanoid robot. Keeping the approach model-free makes it applicable to any kind of humanoid robot, or robot in general. Here we focus on the benefit on robots with toes which is otherwise more difficult to exploit. The task has been to learn different kick behaviors on simulated Nao robots with toes in the RoboCup 3D soccer simulator. As a result, the robot learned to step on its toe for a kick that performs 30% better than learning the same kick without toes.
In this paper we propose a motion framework forbipedal robots that decouples motion definitions from stabilizingthe robot. This simplifies motion definitions yet allows dynamicmotion adaptations. Two applications, walking and stopping onone leg, demonstrate the power of the framework. We show thatour framework is able to perform walking and stopping on one legeven under extreme conditions and improves walking benchmarkssignificantly in the RoboCup 3D soccer simulation domain.
Große Logistikunternehmen stehen in den letzten Jahren zunehmend vor neuen Herausforderungen. Zum einen steigt die Menge zu transportierender Güter jährlich, zum anderen entstanden durch Verschmelzungen großer Logistikunternehmen, wie z. B. Deutsche Post, Danzas und Exel oder UPS und Fritz, riesige Fahrzeugflotten, deren effiziente Planung die Unternehmen vor enorme Probleme stellt. Die einzige Möglichkeit, diese meist heterogenen, also aus vielen verschiedenen Verkehrsmitteln bestehenden Flotten mit herkömmlichen Mitteln effizient zu planen, ist die Aufteilung in (regionale) Geschäftsbereiche. Dadurch können viele Synergieeffekte nicht genutzt werden, was unter anderem zu unnötig hohen Transportkilometerleistungen und Leerfahrten führt. Im Rahmen des Forschungsprojekts Attractive (Programm IngenieurNachwuchs) wurden neue Algorithmen entwickelt, mit deren Hilfe dieOptimierung von Transportaufträgen unter realen Be-dingungen und in realistischen Größenordnungen möglich wird. In diesem Artikel wird kurz auf die Optimierung eingegangen, und dann werden die ersten gewonnenen Ergebnisse zusammengefasst.
Seit 1997 finden jährlich Weltmeisterschaften im Roboterfußball statt. Das Ziel ist es dabei, bis 2050 eine Mannschaft aus Robotern zu stellen, die gegen den menschlichen Fußballweltmeister gewinnt. Dazu müssen die Roboter in der Lage sein, das Verhalten ihrer menschlichen Gegner einzuschätzen und ihre Entscheidungen vorauszuahnen. Während die gängigen Verfahren zur Entscheidungsfindung in unsicheren Umgebungen in der Regel auf rationalen Entscheidungen nach der Entscheidungstheorie basieren, zeigt sich, dass menschliches Entscheiden teilweise nicht dieser Rationalität folgt. Daniel Kahneman und Amos Tversky zeigten das in vielen Studien und entwickelten daraus die bekannte Prospect Theory für die Kahneman 2002 den Wirtschaftsnobelpreis erhielt. In diesem Artikel wird beschrieben, wie Extended Behavior Networks (EBNs) auf einfache Weise erweitert werden können, um menschliches Entscheidungsverhalten auch in Situationen reproduzieren zu können, die von der rationalen Entscheidungstheorie abweichen.
Deutschland hat nicht zuletzt durch seine zentrale Lage eine führende Rolle im Bereich der Transportlogistik in Europa übernommen. Allerdings stehen die großen Logistikunternehmen in den letzten Jahren zunehmend vor neuen Herausforderungen. Zum einen steigt die Menge zu transportierender Güter jährlich, zum anderen entstanden durch Verschmelzungen großer Logistikunternehmen wie z. B. Deutsche Post, Danzas und Exel, UPS und Fritz riesige Fahrzeugflotten, deren effiziente Planung die Unternehmen vor enorme Probleme stellt. Die einzige Möglichkeit, diese meist heterogenen, also aus vielen verschiedenen Verkehrsmitteln bestehenden Flotten mit herkömmlichen Mitteln effizient zu planen, ist die Aufteilung in (regionale) Geschäftsbereiche. Dadurch können viele Synergieeffekte nicht genutzt werden, was unter anderem zu unnötig hohen Transportkilometerleistungen und Leerfahrten führt. Mit Hilfe agentenbasierter Systeme können heute schon Kosteneinsparungen von 3 – 6 % bei homogenen Verkehrsmitteln erzielt werden. Das Einsparpotenzial dürfte bei heterogenen Flotten ähnlich hoch, wenn nicht noch etwas höher sein. Allerdings liefern derzeit agentenbasierte Systeme für heterogene Flotten noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Durch die Kombination der beiden vorrangig für die Transportoptimierung eingesetzten Techniken agentenbasierte (bottomup) Optimierung und der klassischen (topdown)Optimierung soll auch das Einsparpotenzial von heterogenen Flotten realisiert werden. Diese Optimierung ist Gegenstand des Attractive Forschungsprojekts, das von August 2009 bis Juli 2012 im Rahmen des Programms ingenieurNachwuchs gefördert wird.
Seit 1997 finden jährlich Weltmeisterschaften im Roboterfußball statt. Dabei wird in verschiedenen Ligen teils mit echten, teils mit simulierten Robotern Fußball gespielt. In der small size league spielen fünf gegen fünf Roboter auf einem 5x4,5 m großen Feld. Die Steuerung der Roboter wird von einem externen Rechner übernommen, der seine Information von einer über dem Feld angebrachten Kamera erhält. In der middle size league spielen vier gegen vier Roboter auf einem 8x12 m großen Feld. Hier müssen im Unterschied zur small size league die Roboter vollständig autonom sein, d.h., alle Sensoren und auch die Entscheidungslogik muss auf dem Roboter selbst untergebracht sein. Dasselbe gilt für die four legged robot league, bei der jeweils vier Sony Aibo Roboter gegeneinander antreten (Abbildung 1.11-1), sowie für die Königsklasse, der humanoid league, bei der jeweils drei zweibeinige Roboter gegeneinander spielen. Daneben existieren zwei Simulationsligen: die seit 1997 existierende 2D simulation league, bei der elf gegen elf gespielt wird und die seit 2005 im Programm befindliche 3D simulation league, bei der im Gegensatz zur 2D league tatsächlich existierende zweibeinige Nao-Roboter simuliert werden. In dieser Liga hat sich erstmals eine Mannschaft der Hochschule Offenburg für die Weltmeisterschaft 2009 qualifiziert. Neben Fußballrobotern gibt es auch Ligen für Hausroboter (RoboCup@Home) und Rettungsroboter (RoboCup Rescue). Inzwischen ist die RoboCup WM mit der zugehörigen Konferenz zum größten Robotik-Event weltweit avanciert.