Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Wissenschaftlicher Artikel (97)
- Video (55)
- Vorlesung (46)
- Konferenzveröffentlichung (36)
- Teil eines Buches (Kapitel) (11)
- Arbeitspapier (9)
- Bachelorarbeit (8)
- Bericht (8)
- Masterarbeit (3)
- Sonstiges (2)
Sprache
- Deutsch (225)
- Englisch (51)
- Französisch (1)
- Mehrsprachig (1)
- Rumänisch (1)
Volltext vorhanden
- ja (279) (entfernen)
Schlagworte
- Robotik (27)
- Flugkörper (18)
- UAV (18)
- Bionik (8)
- 3D Modell (7)
- Akkreditierung (6)
- E-Learning (6)
- Radio-Feature (6)
- Rettungsrobotik (5)
- Virtuelle Hochschule (5)
Institut
Gaussian Splatting: 3D Reconstruction of a Chemical Company After a Tank Explosion in Kempen 8/2023
(2023)
The video showcases a 3D model of a chemical company following a tank explosion that occurred on August 17, 2023, in Kempen computed with the gaussian splatting algorithm. Captured by a compact mini drone measuring 18cm x 18cm and equipped with a 360° camera, these images offer an intricate perspective of the aftermath. The computation need 29 minutes and uses 2770 images (~350 equirectangular images). After a comprehensive aerial survey and inspection of the 360° images taken within the facility, authorities confirmed that it was safe for the evacuated residents to return to their homes. See also:
https://www1.wdr.de/fernsehen/aktuelle-stunde/alle-videos/video-grosser-chemieunfall-in-kempen-100.html
ARGUS is a tool for the systematic acquisition, documentation and evaluation of drone flights in rescue operations. In addition to the very fast generation of RGB and IR orthophotos, a trained AI can automatically detect fire, people and cars in the images captured by the drones. The video gives a short introduction to the Aerial Rescue and Geospatial Utility System -- ARGUS
Check out our Github repository under
https://github.com/RoblabWh/argus/
You can find the dataset on kaggle under
https://www.kaggle.com/datasets/julienmeine/rescue-object-detection
This video features a flight test conducted in our robotics lab, showcasing a custom-built thermal camera drone. We've enhanced a DJI Avata with a specialized thermal camera system. With its compact dimensions measuring 18 x 18 x 17 cm, this drone is designed to navigate and provide critical thermal information within post-fire or post-explosion environments. For more insights, be sure to check out our previous videos on this channel.
The video showcases a 3D model of a chemical company following a tank explosion that occurred on August 17, 2023, in Kempen computed with the AI algorithm Neural Radiance Field (NeRF). Captured by a compact mini drone measuring 18cm x 18cm and equipped with a 360° camera, these images offer an intricate perspective of the aftermath. After a comprehensive aerial survey and inspection of the 360° images taken within the facility, authorities confirmed that it was safe for the evacuated residents to return to their homes. See also:
https://www1.wdr.de/fernsehen/aktuelle-stunde/alle-videos/video-grosser-chemieunfall-in-kempen-100.html
Nerf(acto) for the 3D modeling of the Computer Science building of Westfälische Hochschule GE
(2023)
The video shows a very high resolution 3D point cloud !!! of the computer science building of the University of Applied Science Gelsenkirchen. For the recording a 3 minute flight with a M30T was performed. The 105 images taken by the wide-angle camera during this flight were localized within 3 minutes using colmap and processed using Neural Radiance Fields (NeRF). The nerfacto model of Nerfstudio was trained on an Nvidia RTX 4090 for 8 minutes. Thus, a top 3D model is available after about 15 minutes.
The video shown here shows a free camera path rendered at 60 hz (Full HD).
The video shows a very high resolution 3D point cloud !!! of the outdoor area of the German Rescue Robotics Center. For the recording, a 25-second POI flight was performed with a Mavic 3. From the 4K video footage captured during this flight, 77 images were cropped and localized within 4 minutes using colmap and processed using Neural Radiance Fields (NeRF). The nerfacto model of Nerfstudio was trained on an Nvidia RTX 4090 for 8 minutes. In summary, a top 3D model is available to task forces after about 13 minutes. The calculation is performed locally on site by the RobLW of the DRZ. The video shown here shows a free camera path rendered at 60 hz (Full HD).
From the 360° images of the former video (
• German rescue robotic center captured... ) we now generate the 3D point cloud. The UAV needs 3 minutes to capture the outdoor scenario and the hall from inside and outside. The 3D point cloud generation is 5x slower than the video. It uses a VSLAM algorithm to localize the k-frames (green) and with 3 k-frames it use a 360° PatchMatch algorithm implemented at a NVIDIA graphic card (CUDA) to calculated the dense point clouds.The hall ist about 70 x 20 meters.
Sperical UAV: Crash Test with 1/2 liter bottle from 2 meters
The video shows the first test of a small spherical UAV (35 cm) with 4 rotors for missions in complex environments such as buildings, caves or tunnels. The spherical design protects the vehicle's internal components and allows the UAV to roll over the ground when the environment allows. The drone can land and take off in any position and come into contact with objects without endangering the propellers and can restart even after crashes.
Problem
- How to effectively use aerial robots to support rescue forces?
- How to achieve good flight characteristics and long flight times?
- How to enable simple and intuitive control?
- How to efficiently record image data of the environment?
- How to generate flight and image data for rescue forces?
Implementation:
The flying robot was designed in Autodesk Fusion360. In order to achieve high stability as well as low weight, the frame was milled from carbon. Mounts such as for GPS and 360° camera were 3D printed. A special feature is that the flying robot is not visible in the panoramic view of the 360° camera. The flight controller of the robot was set up using Ardupilot. The communication with the robot is done via MAVLink (UDP).To support different platforms, a software was realized as a web application. The front end was created using HTML, CSS and Javascript.
The back end is based on Flask-Socket-IO (Python). For the intelligent recognition of motor vehicles a micro controller with an integrated camera is used. For the post-processing of flight and video data a pipeline was implemented for automation.
Mikrostrukturen auf Oberflächen bestimmen häufig deren physikalische Eigenschaften. Die üblichen Methoden zur Herstellung von mikrostrukturierten Oberflächen wie Fotolithografie sind aber teuer und aufwändig. Daher wird schon lange die schnelle und günstige Methode der Abformung genutzt, um Gegenstände mit Mikrostrukturen herzustellen
[1,2]. Zur Nutzung als Positiv für die Abformung können Oberflächen zum Beispiel mit Fotolithografie hergestellt werden, oder es können mikrostrukturierte Objekte aus der Natur verwenden werden. Mittels Fotolithografie können aber keine gewölbten Oberflächen mit Mikrostrukturen versehen werden und mikrostrukturierte Oberflächen aus der Natur sind meist eher klein. In dieser Arbeit wurde daher nach sehr kleinen mikrostrukturierten Objekten gesucht, die nebeneinander auf eine (auch gewölbte) Oberfläche aufgebracht werden können, um diese anschließend abzuformen. Die besten Resultate ergaben mit Bärlappsporen beschichtete Oberflächen als Positive. Replikate dieser Oberflächen zeigen einen um 30° höheren Kontaktwinkel als das unstrukturierte Material.
Nachhaltigkeitsberichterstattung verfolgt die Ziele, über die Nachhaltigkeitsleistungen eines Unternehmens zu berichten, diese bewertbar zu machen und im Sinne eines Regelkreisgedankens des Controllings zu steuern. Im Zuge dieser Studie wurden vorwiegend kleine und mittlere Unternehmen aus dem westlichen Münsterland zum aktuellen Stand ihrer Nachhaltigkeitsberichterstattung befragt. Dabei wurden sowohl die auf die Unternehmen eingehenden ESG-Anforderungen, etwaig genutzte Rahmenwerke der Berichterstattung, die innerbetriebliche Organisation des Nachhaltigkeitsmanagements und die Erwartungen der Unternehmen betrachtet.
Biomechanische Untersuchungen zum Öffnungsmechanismus von verholzten Früchten der Gattung Hakea
(2023)
Die Arten H. sericea und H. salicifolia (Proteaceae) sind in Australien heimisch. Ihr natürlicher Lebensraum ist trocken und nährstoffarm, und sie sind regelmäßig Buschbränden ausgesetzt. Durch den Feuchtigkeitsverlust “schrumpft“ die Frucht und öffnet sich, wobei zwei Samen freigesetzt werden. Diese Arbeit vergleicht das Öffnungsverhalten von manipulierten Früchten, das Schwindmaß, die Öffnungskraft, den Elastizitätsmodul und die Druckfestigkeit der beiden Arten und untersucht den Einfluss verschiedener Gewebe auf die Öffnung. Es wird festgestellt, dass das Mesokarp hauptsächlich für das anisotrope Schwindverhalten verantwortlich ist.
Hakea sericea und H. salicifolia sind strauch- bis baumförmige Arten der Familie Proteaceae. Ursprünglich aus Australien stammend, breiten sie sich zunehmend in Neuseeland, Portugal, Südspanien und Südafrika invasiv aus. In Portugal wurden beide Arten als Ziergewächs, Windschutz und Heckenpflanze eingeführt und verdrängen nun heimische Arten. Die erfolgreiche Etablierung der beiden Arten hängt mit der Ausbreitungsbiologie zusammen. Die Balgfrüchte zeigen eine ausgeprägte Serotinie und verbleiben oft über Jahre an der Mutterpflanze. Erst durch Waldbrände oder starke Austrocknung öffnen sich die Früchte und geben dabei zwei geflügelte Samen frei. Während der Öffnung deformieren sich die beiden Fruchthälften stark und reißen dabei zunächst über die Bauchnaht und anschließend über die Rückenseite auf. Dieses Öffnungsverhalten ist innerhalb der Proteaceae nur für die Gattung Hakea beschrieben und für Balgfrüchte, zu denen sie dennoch gezählt werden, ungewöhnlich. Die Bruchoberflächen der verschiedenen Gewebe zeigen dabei unterschiedliche Rauigkeiten. Die Gewebe der abaxialen Seite (Rückenseite) reißen dabei mit einer glatteren Bruchfläche als die Gewebe der adaxialen Seite (Bauchseite). In dieser Arbeit werden Rauheitsparameter der Bruchoberflächen auf zufälligen Profillinien mit einem Konfokalmikroskop für die verschiedene Gewebe der Oberflächen ermittelt. Das Propagieren des Risses durch die verschiedenen Gewebe wird anhand der Ausrichtung und Lage der Zellen in den beiden Seiten der Fruchthälften erläutert. Es wird diskutiert, inwieweit sich die unterschiedlich rauen Bruchoberflächen auf die Öffnung und die dafür nötigen Kräfte auswirken. Erste Ansätze zur Optimierung von technischen Sollbruchstellen werden vorgeschlagen.
The concept of “Internationalisation at Home“ has gained momentum with the increasing digitalization of education and limitations on mobility. Collaborative Online International Learning (COIL) is an innovative, cost-effective instructional method that promotes intercul-tural learning through online collaboration between faculty and students from different countries or locations. The benefits of using COIL courses have been widely recognized, with learners developing intercultural competencies, digital skills, international education experi-ence, and global awareness.
However, multicultural communication in project environments can be complex and demand awareness of cultural variations . The creation and development of effective cross-cultural collectivism, trust, communication, and empathy in leadership is an important ingredient for remote project collaborations success. This is an area that has been least explored in re-search on communication in virtual teams.
The GIPE projects are mainly carried out as so-called Collaborative Online International Learning (COIL) events. However, to gain a “real world“ experience abroad in an intercultural team, students from all partner universities can participate in the Spring School being held for two weeks in Germany and the Germany students present and hand-over the results in the country of the partner university. The main objective of this research was to examine the experiences of students participating in the GIPE project and to evaluate the effectiveness of the project in enhancing intercultural competencies and fostering collaboration among stu-dents from different continents. This paper will also explore the implications of the GIPE project for Education 2.0 considering the COVID-19 pandemic and the future of education delivery and administration transformation.
Die verholzten Früchte der Art Hakea salicifolia öffnen sich bei Austrocknung, um Samen freizugeben. Der Öffnungsmechanismus könnte als Vorbild für selbstaktuierte Bewegungen von Bauteilen dienen. Um ihn zu verstehen, wird aus µCT-Scans einer getrockneten Frucht ein 3D-Modell generiert und additiv gefertigt, welches nur zwei Gewebetypen, nämlich Leitbündel und umgebendes Gewebe berücksichtigt. Druckprüfungen dieser Prüfkörper zeigen einen anisotropen E-Modul, der auf die Struktur der Leitbündel und den großen E-Modulunterschied der gewählten Materialien zurückzuführen ist. Die erhaltenen Daten sollen zur Verifikation eines FE-Modells herangezogen und dieses an das natürliche Vorbild angepasst werden, um die Öffnung der Früchte nachzuvollziehen.
Durch den digitalen Wandel haben Kommunen neue Entwicklungsmöglichkeiten im Bereich der Smart City. Diese Arbeit stellt eine Übersicht darüber dar, wie mithilfe von IoT, Big Data, Datenbanken, Digitalen Zwillingen und weiteren Technologien, eine Mikroklima-Analyse und Steuerung ermöglicht werden kann.
This chapter describes a new concept and experiences of a distributed interdisciplinary learning program for students across continents. The aim is to provide students with a truly Global Intercultural Project Experience (GIPE) by working together with peers from around the world and solving real-life client’s problems. We have received seed-funding for four annual projects to engage students from Germany (Europe), Namibia (Africa), Indonesia (Asia), and Peru (South America). In 2020 and 2021, 28 and 44 students from four continents engaged in a one-semester distributed interdisciplinary project for a Namibian and Indonesian client, respectively. Despite Covid-19 they successfully completed the project expressing deep appreciation for the learning opportunities overcoming challenges of working across widespread time zones, cultures, changing requirements, and various technical difficulties. Considering the vast learning benefits, we suggest incorporating such projects in all tertiary education curricula across the globe, while streamlining organizational efforts based on lessons learned.
Die Ergebnispublikation aus dem Projekt Next Level Sports zeigt anhand der im Forschungsprojekt entwickelter Software-Konzepte auf, wie der Einsatz immersiver, digitaler Technologien zu einer aktiveren und gesünderen Lebensweise beitragen kann.
Durch ihre soziale Integrationskraft und ihre positive Wirkung auf Gesundheit und Wohlbefinden stellen Sport und Bewegung wichtige Handlungsfelder der kommunalen Daseinsvorsorge dar. Dabei nimmt die Bereitschaft, sich ausreichend zu bewegen, in den letzten Jahren in Deutschland geradezu dramatisch ab. Für die Sportförderung von Städten und Gemeinden bedeutet das, sich neuen Entwicklungen offensiv zu stellen und dabei auch die Chancen der Digitalisierung zu erschließen, um schließlich eine Trendumkehr gegen den Bewegungsmangel einleiten zu können.
In Rahmen des Forschungsprojektes Next Level Sports wurden vielfältige Ansätze identifiziert, wie immersive XR-Technologien (Virtuelle und Erweiterte Realität) eingesetzt werden können, um sportliche Aktivitäten anzuregen, Gesundheitsvorsorge zu fördern und damit die Aktivität und das Wohlbefinden zu steigern. Die entwickelten Konzepte werden in der Broschüre steckbriefartig vorgestellt und erlauben eine vertiefende Diskussion um die die Einsatzmöglichkeiten von XR-Bewegungsangeboten im kommunalen Kontext.
Die im Projekt entwickelten Software-Komponenten stehen als Open-Source-Ressourcen über GitHub zur Verfügung und können über QR-Codes in der Broschüre abgerufen werden.
Hintergrund
Während der SARS-CoV-2-Pandemie ist es vorrangig, die Mitarbeiter vor Infektionsrisiken zu schützen und die Geschäftstätigkeit zu sichern. Neue Virusvarianten mit erhöhter Ansteckungsgefahr erfordern eine weiterentwickelte Risikostrategie.
Material und Methoden
Mehrere Standardmaßnahmen wie Tests, Isolierung und Quarantäne werden zu einer neuartigen Risikostrategie kombiniert. Epidemiologische Modellrechnungen und wissenschaftliche Erkenntnisse über den Verlauf der SARS-CoV-2-Infektiosität werden zur Optimierung dieser Strategie herangezogen. Das Verfahren ist in einem einfach zu bedienenden Rechner auf Excel-Basis implementiert.
Aufbau in der Praxis und Ergebnisse
Alternative Maßnahmenkombinationen und praktische Aspekte werden erörtert. Anhand von Beispielrechnungen wird die Wirkung der diskutierten Maßnahmen demonstriert.
Schlussfolgerung
Der aus diesen Grundlagen abgeleitete Quarantäne-Rechner ermöglicht es auch Nicht-Fachleuten, eine differenzierte Risikoanalyse durchzuführen und optimierte Maßnahmen einzuleiten. Gezielte Prüfroutinen und alternative Maßnahmen sichern die Personalverfügbarkeit.
We investigated the formation of Artemia franciscana swarms of freshly hatched instar I nauplii larvae. Nauplii were released into light gradients but then interrupted by light-direction changes, small obstacles, or long barriers. All experiments were carried out horizontally. Each experiment used independent replicates. Freshly produced Artemia broods were harvested from independent incubators thus providing true replicate cohorts of Artemia subjected as replicates to the experimental treatments.
We discovered that Artemia nauplii swarms can: 1. repeatedly react to non-obstructed light gradients that undergo repeated direction-changes and do so in a consistent way, 2. find their way to a light source within maze-like arrangements made from small transparent obstacles, 3. move as a swarm around extended transparent barriers, following a light gradient. This paper focuses on the recognition of whole-swarm behaviors, the description thereof and the recognition of differences in whole-swarm movements comparing non-obstructed swarming with swarms encountering obstacles. Investigations of the within-swarm behaviors of individual Artemia nauplii and their interactions with neighboring nauplii are in progress, e.g. in order to discover the underlying swarming algorithms and differences
thereof comparing non-obstructed vs. obstructed pathways.
Biomimetics is a well-known approach for technical innovation. However, most of its influence remains in the academic field. One option for increasing its application in the practice of technical design is to enhance the use of the biomimetic process with a step-by-step standard, building a bridge to common engineering procedures. This article presents the endeavor of an interdisciplinary expert panel from the fields of biology, engineering science, and industry to develop a standard that links biomimetics to the classical processes of product development and engineering design. This new standard, VDI 6220 Part 2, proposes a process description that is compatible and connectable to classical approaches in engineering design. The standard encompasses both the solution-based and the problem-driven process of biomimetics. It is intended to be used in any product development process for more biomimetic applications in the future.
Fruits (follicles) of Hakea salicifolia and Hakea sericea (Proteaceae) are characterised by pronounced lignification and open via a ventral suture and the dorsal side. The opening along both sides is unique within the Proteaceae. Both serotinous species are obligate seeders, whose spreading benefits from bush fire events. The different tissues and the course of the vascular bundles must allow the opening mechanism. While their 2D-arrangements are known to some extent from light-microscopy images of cross-sections, this work presents their three-dimensional structures and discusses their contribution to the opening of Hakea fruits. For this purpose, 3D greyscale images, reconstructed from µCT-projection data of both fruits are segmented, assisted by a deep learning algorithm (AI algorithm). 3D renderings from these segmentations show strongly interconnected vascular bundles that build a double-dome shaped network in each valve of H. salicifolia and a dome shaped honeycomb-structure in each valve of H. sericea. However, the vascular bundles of both species show no interconnection between the two lateral valves of the fruit but leave gaps for predetermined fracture tissues on the ventral and dorsal side. The opening of the fruits after a fire or after separation from the mother plant can be explained by the anisotropic shrinkage in the two valves of the fruit.
Der Aufsatz untersucht die Frage des Vorrangverhältnisses zwischen Europäischem und nationalem Recht sowie daraus folgend der Kontrolle der Kompetenzausübung der Union durch nationale Gerichte anhand der unterschiedlichen Auffassungen des BVerfG und des EuGH und diskutiert den Lösungsansatz durch ein Kompetenzgericht
Gerechter Zufall per Gesetz?
(2022)
This paper describes a new concept and experiences of a distributed interdisciplinary learning programme for students across continents. The aim is to provide students with a truly Global Intercultural Project Experience (GIPE) by working together with peers from around the world, and solving real-life client’s problems. We have received seed-funding for four annual projects to engage students from Germany (Europe), Namibia (Africa), Indonesia (Asia), and Peru (Latin-America). In 2020, 30 students from four continents engaged in a one-semester distributed software development project for a Namibian client. Despite Covid-19 they successfully completed the project expressing deep appreciation for the learning opportunities overcoming challenges of working across wide-spread time zones, cultures, changing requirements, and various technical challenges. Considering the vast learning benefits, we suggest to incorporate such projects in all tertiary education curricula across the globe.
Competency-oriented exams offer a wide range of advantages, especially where the use and mastery of third-party applications and tools play an important role. Therefore, we developed a competency-oriented setup for both our programming classes and exams ensuring their constructive alignment.
Exams were moved to the computer lab and designed to test both conceptional skills as well as the use of state-of-the-art programming tools. At the peak of the COVID-19 pandemic, when exams had to be moved from lab to online, we needed to design an online setup for our practical programming exams preserving the competency-oriented approach and its constructive alignment as well as the validity, reliability and fairness of the exams. The key was to use the same online tools that have been introduced
for running lectures and practical classes offering almost the same learning experience as before the pandemic. However, to ensure the validity and fairness of the exams, some kind of online supervision needed to be implemented as technical solutions were found to be either unusable or not working
properly in our case. This paper discusses the driving factors, the resulting technical and organizational setup as well as students’ feedback and lessons learned for further improvements. Therefore, COVID-19 has not been able to ruin our competency-oriented programming exams.
360° Camera at a small UAV
(2021)
Durch Panoramen in Kombination mit dem ORB-SLAM ist ein schnelles Tracking möglich, liefert jedoch ausschließlich spärliche Daten. Durch die Kombination mit einem neuronalen Netz soll der SLAM Algorithmus zu einem RGBD-SLAM erweitert werden, um ein besseres Tracking und eine dichtere Punktwolke zu gewährleisten.