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We investigate the possibility to use update propagation methods for optimizing the evaluation of continuous queries. Update propagation allows for the efficient determination of induced changes to derived relations resulting from an explicitly performed base table update. In order to simplify the computation process, we propose the propagation of updates with different degrees of granularity which corresponds to an incremental query evaluation with different levels of accuracy. We show how propagation rules for diferent update granularities can be systematically derived, combined and further optimized by using Magic Sets. This way, the costly evaluation of certain subqueries within a continuous query can be systematically circumvented allowing for cutting down on the number of pipelined tuples considerably.
Adhesive organs enable insects to reversibly adhere to substrates even during rapid locomotion. In this process a very fast but reliable change of adhesion and detachment is realised. The stick insect Carausius morosus detaches its adhesive organs by peeling them off the substrate, meaning little areas of the adhesive organs are detached one after another. For such a detachment mechanism low pulling forces are needed. A detachment mechanism as peeling seems also for artificial adhesion devices to be the easiest and the most effortless mechanism for detachment. However, artificial adhesion devices mostly exhibit a solid backing layer preventing effortless peeling. To lift up and detach a small area at the corner of an adhesion device the backing layer has to be tilted, resulting in a deformation of the whole adhesion device, which requires high forces. Subdividing the backing layer into small subunits allows a detachment of a small area at the corner of the adhesion device without deforming the rest of the adhesion device. Thereby, less force is needed to initiate and to complete detachment. To realise an easy detachment of artificial adhesion devices we constructed a holder, which gradually detaches an adhesion device from two sides off the substrate. During normal loading the subunits of the holder interlock with each other so that the pulling force is equally distributed over the whole contact area of the adhesion device ensuring maximal adhesion force. In addition, the holder can be used to increase adhesion during application of the adhesion device. When brought into contact with the substrate with lifted sides, which are lowered subsequently, air trapping is prevented and hence the area of contact can be maximised.
This experimental work deals with the preparation and investigation of PEM fuel cell electrodes, which are obtained using Graphene Related Material (GRM) serving as catalyst support material for platinum nanoparticles. The applied GRM belong to the group of carbon nanofibers and exhibits a helical-ribbon structure with dimensions of 50 nm in diameter and an average length up to a few µm. Furthermore, utilized GRM provide a superior graphitisation degree of about 100 %, which leads to both high corrosion resistance and low ohmic resistance. Material stability plays one of the main roles for long term fuel cell operation, whereby a great electrical catalyst contact combined with high specific surface area yields in high fuel cell performances.
Prior to GRM dispersion and deposition onto a gas diffusion layer, the graphene structures are functionalized by oxygen plasma treatment. Through this step, functional oxygen groups are generated onto the GRM outer surface providing an improved hydrophilic behaviour and facilitating the GRM suspension preparation. In addition, the oxygen groups act as anchors for platinum nanoparticles which are subsequently deposited onto the GRM surface through a pulse electrodeposition process.
Membrane electrode assemblies produced with the prepared electrodes are investigated in-situ in a PEM fuel cell test bench.
This experimental work deals with the preparation and investigation of PEM fuel cell electrodes, which are obtained using Graphene Related Material (GRM) serving as catalyst support material for platinum nanoparticles. The applied GRM belong to the group of carbon nanofibers and exhibits a helical-ribbon structure with dimensions of 50 nm in diameter and an average length up to a few µm. Furthermore, utilized GRM provide a superior graphitisation degree of about 100 %, which leads to both high corrosion resistance and low ohmic resistance. Material stability plays one of the main roles for long term fuel cell operation, whereby a great electrical catalyst contact combined with high specific surface area yields in high fuel cell performances.
Prior to GRM dispersion and deposition onto a gas diffusion layer, the graphene structures are functionalized by oxygen plasma treatment. Through this step, functional oxygen groups are generated onto the GRM outer surface providing an improved hydrophilic behaviour and facilitating the GRM suspension preparation. In addition, the oxygen groups act as anchors for platinum nanoparticles which are subsequently deposited onto the GRM surface through a pulse electrodeposition process.
Membrane electrode assemblies produced with the prepared electrodes are investigated in-situ in a PEM fuel cell test bench.
This work deals with the preparation and investigation of PEM fuel cell electrodes, which are obtained using graphene related material (GRM) serving as catalyst support for platinum nanoparticles. Applied GRM are used for the preparation of suspensions in four distinct mixing ratios. Two sorts of GRM have been investigated: carbon nanofibers (CNF) and graphene oxide (GO). Utilized CNFs provide a superior graphitization degree of about 100%, which leads to both high corrosion resistance and low ohmic resistance in PEM fuel cells.
For electrode preparation a GRM containing layer serving as catalyst support is applied onto a gas diffusion layer (GDL). Prior to GRM suspension and deposition onto a GDL, the graphene structures are functionalized by plasma treatment. Due to this step, an improved hydrophilic behavior for facilitating suspension preparation is achieved. In addition, a subsequent platinum nanoparticle deposition by pulsed electrodeposition process is optimized.
For this study gas diffusion electrodes (GDE) with low platinum loading are prepared for the application as anode in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) systems based on hydraulic compression. As catalyst support material, carbon nanofibers (CNF) are investigated because of their high specific surface area and high graphitization degree. The electrode preparation is optimized by an economic and environmental friendly pre-treatment process in oxygen plasma. For GDE manufacture an ink containing oxygen plasma activated CNFs as well as hydrophilic polymer is used. After spray coating of this CNF ink on a graphitic substrate, platinum is deposited using the pulse plating technique. Preliminary results showed a considerable improvement of CNF dispersibility as well as an increased amount and an optimized morphology of the deposited platinum. Morphology and microstructure are observed by scanning electron microscopy as well as transmission electron microscopy. Platinum loading is determined by thermogravimetric analysis to be in the range of 0.01 mg cm-2 to 0.017 mg cm-2. Furthermore, MEAs are prepared from these GDEs and testing is performed in a novel modular fuel cell test stack based on hydraulic compression. Technical information about stack design and functions is given in this work.
Kurzübersicht der aktuellen Projekte des Westfälischen Energieinstituts.
Intelligenzexplosion
(2016)
The Unfitted Discontinuous Galerkin Method for Solving the EEG Forward Problem: A Second Order Study
(2016)
Biofunktionalisierung von Titanimplantaten mit einem Multilayersystem aus BMP-2 und Fibronektin
(2016)
Nachdem die Fachgruppe Medieninformatik (FG MI) der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) bereits in den Jahren 2009 und 2010 Workshops zu den Themen „Medieninformatik in Forschung, Lehre und Praxis“ (Herczeg 2009) bzw. „Basismodule und Basiscurricula für die Medieninformatik“ (Herczeg 2010) durchgeführt hat und den Input aus den Workshops in der Folge überwiegend im Kreis der FG-Leitung verarbeitet hat, ist es Zeit mit den dort entstandenen Ideen wieder in die größere Runde zu gehen. Dieser Beitrag ist als Diskussionspapier für den kommenden (aber auch für weitere) Workshop(s) im Bereich der Medieninformatik gedacht. Die Ideen stammen im Wesentlichen aus der Arbeit der FG-Leitung bzw. einzelner engagierter Mitglieder der FG MI. Gemäß der Tradition der FG erheben die Darstellungen keinen Richtlinienanspruch, sondern sollen Diskussionen anregen.
A simplified model for spondylodesis, ie fixation of vertebrae by osteosynthesis, is developed for virtual magnetic resonance imaging (MRI) examinations to numerically calculate energy absorption. This paper presents results of calculated energy absorption in body tissue surrounding titanium rod implants. In general each wire or rod behaves like an antenna in electromagnetic fields. The specific absorption rate (SAR) profile describes dependence of implant size. SAR hotspots appear near the rod edges. Depending of the size of implant fixation SAR is 62%(small fixation) up to 90.95%(large fixation) higher than without implants. In addition, local SAR profile displays local dependency on tissue: SAR is lower between the vertebrae.
In this experimental work we present a novel electrolyzer system for the production of hydrogen and oxygen at high pressure levels without an additional mechanical compressor. Due to its control strategies, the operation conditions for this electrolyzer can be kept optimal for each load situation of the system. Furthermore, the novel system design allows for dynamic long-term operation as well as for easy maintainability. Therefore, the device meets the requirements for prospective power-to-gas applications, especially, in order to store excess energy from renewable sources. A laboratory scale device has been developed and high-pressure operation was validated. We also studied the long-term stability of the system by applying dynamic load cycles with load changes every 30 sec. After 80 h of operation the used membrane electrode assembly (MEA) was investigated by means of SEM, EDX and XRD analysis.
Security Analysis of OpenID, followed by a Reference implementation of an nPA-based OpenID Provider
(2017)
CoCoSpot: Clustering and recognizing botnet command and control channels using traffic analysis
(2017)
Improved Plasma Membrane Models as Test Systems for the Membrane
Disrupting Activity of Kalata B1
(2017)
There is a strongly held belief that if companies can direct their marketing activities to improve customer attitudes and intentions, it will impact on purchase behaviors. Departing from complementary yet sometimes conflicting findings of the current literature, we intend to contribute to the literature by answering two related questions. First, we investigate drivers of loyalty intention over time, and by so doing try to better understand loyalty formation. Second, once we understand loyalty formation, we assess the impact of loyalty on different aspects of purchase behavior, considering temporal effects. Therefore, we develop a consumption-system model which assumes that perceptions, intention, and the impact of perceptions and intention on behavior in one period serve as anchors for the same constructs in a subsequent period, implying a pattern of repeated consumption over time.
Using 3SLS regression analysis, results of a large-scale study using survey data from a sample of 2,478 customers from two points in time and purchase data gathered over a 30-month period suggest interesting findings on the two aforementioned questions:
Considering the first question, we find strong support for customer equity drivers directly influencing loyalty. Moreover, we see evidence for loyalty formation as a consumption-system as equity drivers and loyalty intention of one period are significant predictors of the same constructs in the next period.
Addressing the second research question is less straightforward. We find a significant impact of loyalty intention only for purchase frequency, but not for future sales and average receipt. This suggests that in a retailing context, the amount spent depends to a larger extent on actual needs and not on loyalty intention. Loyalty intention seems to be a more appropriate lead indicator for the frequency of store visits. For most categories, repurchase intention will not necessarily be related to higher sales. On the contrary, higher future sales are more likely to depend on the retailer’s ability to cross- and up-sell to its customers. In all, we need to acknowledge that the strongest predictor of future behavior is, in fact, past behavior.
These results question some of the strongly held beliefs of relationship marketing and its impact on actual behavior. Effects might not be as simple as they appear at first, i.e., temporal interplay between constructs. Moreover, it seems that inertia is more important than some marketing research tends to acknowledge. We would therefore suggest a more detailed investigation of customers’ initial choice behavior. If, in fact, inertia is the driving force behind purchase behavior, companies need to augment their emphasis on increasing initial customer contact and, accordingly, on initial product trial. This is somewhat counter-intuitive from a relationship marketing perspective, because that stream of research largely suggests the advantage of retaining customers rather than acquiring new ones. While we are not denying the importance of customer retention, it seems that companies are already fairly successful in doing so – the strong inertia effect confirms that. Hence, customer retention might not be the best strategy to differentiate in the market. Perhaps companies can better differentiate by excelling in customer acquisition. This, however, would have a significant impact on how marketing budgets should be spent by companies trying to reach sustained success. It might be time for re-balancing customer acquisition and customer retention.
Renewable and sustainable energy production by many small and distributed producers is revolutionizing the energy landscape as we know it. Consumers produce energy, making them to prosumers in the smart grid. The interaction between prosumers and other entities in the grid and the optimal utilization of new smart grid components (electric cars, freezers, solar panels, etc.) are crucial for the success of the smart grid. The Power Trading Agent Competition is an open simulation platform that allows researchers to conduct low risk studies in this new energy market. In this work we present Maxon16, an autonomous energy broker and champion of the 2016's Power Trading Agent Competition. We present the strategies the broker used in the final round and evaluate the effectiveness of the strategies by analyzing the tournament's results.
Nach einer erfolgreichen Wiederbelebung der Medieninformatik-Workshopreihe mit dem Workshop Medieninformatik 2016 auf der Mensch-und-Computer 2016 in Aachen, lädt die Fachgruppe Medieninformatik (FG MI) im Fachbereich Mensch-Computer-Interaktion (FB MCI) der Gesellschaft für Informatik (GI) ein zum Workshop Medieninformatik 2017. In diesem Jahr soll es, aufbauend auf den Ergebnissen des 2016er-Workshops, zunächst um das Herausarbeiten von Berufsbildern und Färbungen der Medieninformatik- und Medieninformatik-orientieren Studiengänge gehen. Grundlage der Diskussion ist eine, im Vorfeld des Workshops durchzuführende Kurzumfrage, in der die Zielrichtung der jeweiligen Studiengänge und die Absolventenstatistiken hinsichtlich der Arbeitsfelder erfasst werden. Die Ergebnisse der Befragung werden vor dem Workshop an die Workshop-Teilnehmer zurückgespielt und sollen diesen als Kontext für die Vorbereitung der Workshop-Vorträge dienen. Die Vorträge sollen nach relativ engen Vorgaben die Themen Berufsbilder und Färbungen der Medieninformatik thematisieren, um die Workshopdiskussion anzustoßen. Daran anknüpfend sind die Themen Studiengangsgestaltung (Curriculum) und Erfahrungsaustausch zu (praxisgerechten) Lehr-Lernformen vorgesehen. Des Weiteren soll das im 2016-Workshop sehr kontrovers diskutierte Thema „Gibt es eine Medieninformatik-Forschung?“ anhand konkreter Medieninformatik-Forschungsvorhaben erneut thematisiert werden. Der vorgestellte Themenkanon ist nicht abschließend zu verstehen, sondern soll durch die Teilnehmenden im Vorfeld und vor Ort ergänzt werden.
Global registration of heterogeneous ground and aerial mapping data is a challenging task. This is especially difficult in disaster response scenarios when we have no prior information on the environment and cannot assume the regular order of man-made environments or meaningful semantic cues. In this work we extensively evaluate different approaches to globally register UGV generated 3D point-cloud data from LiDAR sensors with UAV generated point-cloud maps from vision sensors. The approaches are realizations of different selections for: a) local features: key-points or segments; b) descriptors: FPFH, SHOT, or ESF; and c) transformation estimations: RANSAC or FGR. Additionally, we compare the results against standard approaches like applying ICP after a good prior transformation has been given. The evaluation criteria include the distance which a UGV needs to travel to successfully localize, the registration error, and the computational cost. In this context, we report our findings on effectively performing the task on two new Search and Rescue datasets. Our results have the potential to help the community take informed decisions when registering point-cloud maps from ground robots to those from aerial robots.
This paper presents a novel approach to build consistent 3D maps for multi robot cooperation in USAR environments. The sensor streams from unmanned aerial vehicles (UAVs) and ground robots (UGV) are fused in one consistent map. The UAV camera data are used to generate 3D point clouds that are fused with the 3D point clouds generated by a rolling 2D laser scanner at the UGV. The registration method is based on the matching of corresponding planar segments that are extracted from the point clouds. Based on the registration, an approach for a globally optimized localization is presented. Apart from the structural information of the point clouds, it is important to mention that no further information is required for the localization. Two examples show the performance of the overall registration.
Upgrade of Bioreactor System Providing Physiological Stimuli
to Engineered Musculoskeletal Tissues
(2017)
A novel central control interface (CCI) is developed to improve the modular bioreactor system with regard to extendability and modifiability in Tissue Engineering (TE) applications. This paper presents the results developed in the project with open-source hardware and the graphical programming system LabVIEW. A new platform independent User Interface was further developed to contribute to the new flexibility of the device.
Hochdruck PEM-Elektrolyse
(2017)
Performance enhancing study for large scale PEM electrolyzer cells based on hydraulic compression
(2017)
Web advertisements are the primary financial source for many online services, but also for cybercriminals. Successful ad campaigns rely on good online profiles of their potential customers. The financial potentials of displaying ads have led to the rise of malware that injects or replaces ads on websites, in particular, so-called adware. This development leads to always further optimized and customized advertising. For these customization's, various tracking methods are used. However, only sparse work has gone into privacy issues emerging from adware. In this paper, we investigate the tracking capabilities and related privacy implications of adware and potentially unwanted programs (PUPs). Therefore, we developed a framework that allows us to analyze any network communication of the Firefox browser on the application level to circumvent encryption like TLS. We use this to dynamically analyze the communication streams of over 16,000 adware or potentially unwanted programs samples that tamper with the users' browser session. Our results indicate that roughly 37% of the requests issued by the analyzed samples contain private information and are accordingly able to track users. Additionally, we analyze which tracking techniques and services are used.
In diesem Artikel wird ein Alert-System für das Online-Banking vorgestellt, welches das Schutzniveau im Kontext von Social-Engineering-Angriffen sowohl clientseitig als auch serverseitig erhöhen soll. Hierfür wird durch das Alert-System ein kontinuierliches Lagebild über die aktuelle Gefahrenlage beim Online-Banking erstellt. Bei konkretem Bedarf wird der Nutzer punktuell vor aktuellen Betrugsmaschen gewarnt und zielgerichtet über Schutzvorkehrungen und Handlungsempfehlungen informiert. Für die Berechnung der aktuellen Gefahrenlage wurden unterschiedliche off-the-shelf-Algorithmen des Maschinellen Lernens verwendet und miteinander verglichen. Die Effektivität des Alert-Systems wurde anhand von echten Betrugsfällen evaluiert, die bei einer Bankengruppe in Deutschland aufgetreten sind. Zusätzlich wurde die Usability des Systems in einer Nutzerstudie mit 50 Teilnehmern untersucht. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die verwendeten Verfahren dazu geeignet sind, die Gefahrenlage im Online-Banking zu beurteilen und dass ein solches Alert-System auf hohe Akzeptanz bei Nutzern stößt.
In der modernen Informationsgesellschaft nehmen Online-Transaktionen einen wichtigen Teil unseres täglichen Lebens ein. In dieser Arbeit stellen wir ein nutzerzentriertes Protokoll vor, dass es Nutzern erlaubt vertrauenswürdige und sichere Transkationen durchzuführen selbst wenn sie ein nicht vertrau-enswürdiges oder mit Schadsoftware infiziertes Gerät nutzen. Das Protokoll nutzt einen CAPTCHA-artigen Ansatz, der verhindert, dass ein Angreifer eine Transaktion verändert ohne, dass Server oder Client dies bemerken. Dazu stellen wir dem Nutzer eine Aufgabe die kontextsensitive Informationen der Transaktion enthält. Die Aufgabe wird so gestellt, dass sie einfach von Menschen lösbar ist aber nur schwer automatisiert gelöst werden kann. Zur Evaluation des Systems haben wir eine Nutzerstudie (n=30) durchgeführt und berechnet mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Angreifer erfolgreich die richtige Antwort auf die Frage erraten kann. Wir zeigen, dass ein Großteil der Transaktionen (> 94%) geschützt werden kann während das System selbst nutzbar bleibt.
Studiengänge der Medieninformatik variieren in ihren Schwerpunkten ebenso wie in den Berufsbildern, auf die sie vorbereiten. Ein vereinendes Curriculum als Basis für alle Studiengänge ist in Anbetracht der Datenlage ein großes Unterfangen. Als einen ersten Schritt in diese Richtung geht die Fachgruppe Medieninformatik in ihrem diesjährigen Workshop der Frage nach, welche Kernkompetenzen Medieninformatiker*innen im Rahmen ihres Studiums erlangen sollten. Der Beitrag stellt den aktuellen Zwischenstand der Diskussion in der Fachgruppe Medieninformatik und im Arbeitskreises Curriculum dar und soll den Weg zu einer spezifischen Empfehlung für Medieninformatik-Studiengänge vorbereiten und dokumentieren, für die MI-Community, aber auch für alle anderen, die an der Medieninformatik interessiert sind.
In der wissenschaftlichen Literatur gibt es kaum Studien, die sich mit der konkreten Alltagstauglichkeit von Smartwatches beschäftigen, um zu verstehen, warum die Klasse von wearables eher ein Nischendasein führt. In diesem Beitrag wird daher die Verwendung einer Smartwatch am Beispiel Kochen untersucht. Hierzu wurde eine Koch-App mit Rezeptinformationen für eine Smartwatch entwickelt, welche über Hand- und Armbewegungen in Form von Gesten bedient werden kann. In einer Feldstudie mit acht Probanden wurde ermittelt, inwieweit diese Interaktionsform den Kochprozess verändert. Die Ergebnisse zeigen, dass die unmittelbare Verfügbarkeit der Uhr sowohl Effizienz- als auch Effektivitätsvorteile gegenüber klassischen Kochhilfen bietet. Die Steuerung via Freihandgesten erlaubte zudem die Nutzung in einem Szenario, in welchem die Hände oft belegt oder verschmutzt sind und somit eine Bedienung per Finger problematisch sein kann. Die Uhr wurde von den Probanden dabei als nützliches Werkzeug erachtet, obwohl diese bislang keinerlei Erfahrung mit einem solchen Gerät hatten.
Die Klimatisierung von Gebäuden gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dies liegt zum einen an der Bauweise und Nutzung, die höhere Kühllasten mit sich bringt. Zum anderen fordern die Nutzer eine angemessene Behaglichkeit bei hoher Luftqualität.
Diese Forderungen gehen einher mit hoher Energieeffizienz und einwandfreier Hygiene der Raum-lufttechnischen Anlagen. Dieser Beitrag untersucht diese Forderungen für Nichtwohngebäude und prüft, ob Hygiene und Energieeffizienz zu Zielkonflikten führen können.
Der Mensch verbringt einen Großteil seiner Zeit in geschlossenen Räumen und erwartet, dass die Luftqualität mindestens der Außenluft entspricht. Mit Blick auf die aktuelle Feinstaubdebatte, muss die Raumluftqualität noch deutlich darüber hinaus gehen. Weiterhin soll der Aufenthalt am Arbeitsplatz nicht zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen (Reizung der Schleimhäute, trockene Augen oder virale Infektionen).
Die Klimatisierung von Gebäuden benötigt einen nicht unerheblichen Teil der Primärenergie, so dass ein effizienter Anlagenbetrieb ein wichtiger Baustein der Energiewende ist. Dabei spielt die Nutzung von regenerativen Energien (Solarstrom zur Gebäudekühlung) genauso eine wichtige Rolle wie die Optimierung von Komponenten und deren Abstimmung zum „System Gebäudeklimatisierung“.
Zur Einordnung der Themengebiete werden die relevanten Normen und Regelwerke auf europäischer und deutscher Ebene kurz vorgestellt und erläutert.
Am Beispiel eines typischen RLT-Gerätes werden die Komponenten und Funktionen im Betrieb veranschaulicht. Die wichtigsten Komponenten (z. B. Filter, Wärmeübertrager, Befeuchter und Ventilatoren) werden mit Blick auf Hygiene und Energieeffizienz anschließend analysiert und verglichen. Die Vergleiche finden anhand von Fallbeispielen statt, wie sie für Nichtwohngebäude typisch sind. Zusammenfassend wird die Ausgangsfrage aus Sicht des Autors beantwortet.
Building Information Modeling, kurz BIM, wird als revolutionäre Methode gepriesen, die der Baubranche helfen soll, effizienter und kostengünstiger zu bauen. Gerne wird hierbei der Vergleich mit der Einführung von CAD-Systemen in den 1990er Jahren herangezogen, der jedoch zu kurz greift. BIM ist vielmehr als der Wechsel vom Tuschestift hin zur Computermaus. Dieser Beitrag gibt einen kurzen Einblick in das Thema BIM und den heutigen Stand in Deutschland. Hierbei soll insbesondere die Sicht der Bauherren und Betreiber berücksichtigt werden, da diese in den meisten Betrachtungen nur oberflächlich gesteift werden.
Steps Towards an Open All-in-one Rich-Client Environment for Particle-Based Mesoscopic Simulation
(2018)
Ameisen der Gattung Cataglyphis sind in der Lage, auf Basis propriozeptiver Signale zu navigieren. Dabei werden Odometrie und der Neigungswinkel des Untergrunds über die Beinbewegung ermittelt. Das System ist robust und funktioniert mit geringem rechnerischen Aufwand. Dadurch eignet es sich als Vorbild für die Navigation von Laufrobotern in schwierigem Gelände. Ziel ist die Entwicklung eines breit anwendbaren generischen Systems, das über ein bionisch inspiriertes Odometer verfügt. Im Speziellen wird untersucht, ob die charakterisierende Größe in der Neigungsbestimmung die in den Beinen wirkenden Kräfte sind. Die Positionierung der Kraftsensoren im Ameisenbein legt eine weitere Vereinfachung auf die in den Gelenken auftretenden Drehmomente nahe. Die Implementierung des Odometers wird in einer Simulation sowie an einer robotischen Einzelbeinplattform validiert. Vorteile dieses Systems sind die kostengünstige und kompakte Implementierung, die im besten Fall keine zusätzlichen Sensoren benötigt und eine Positionsbestimmung in Echtzeit ohne externe Infrastruktur ermöglicht
Neuroscientists want to inspect the data their simulations are producing while these are still running. This will on the one hand save them time waiting for results and therefore insight. On the other, it will allow for more efficient use of CPU time if the simulations are being run on supercomputers. If they had access to the data being generated, neuroscientists could monitor it and take counter-actions, e.g., parameter adjustments, should the simulation deviate too much from in-vivo observations or get stuck.
As a first step toward this goal, we devise an in situ pipeline tailored to the neuroscientific use case. It is capable of recording and transferring simulation data to an analysis/visualization process, while the simulation is still running. The developed libraries are made publicly available as open source projects. We provide a proof-of-concept integration, coupling the neuronal simulator NEST to basic 2D and 3D visualization.
Selbstständig und selbstbestimmt essen und trinken zu können gehört zu den Grundbedürfnissen des Menschen und wird den Aktivitäten des täglichen Lebens (ATLs) zugeordnet. Körperliche Beeinträchtigungen, die mit Funktionsverlusten in Armen, Händen und ggf. der Beweglichkeit des Oberkörpers einhergehen, schränken die selbstständige Nahrungszufuhr erheblich ein. Die Betroffenen sind darauf angewiesen, dass ihnen Getränke und Mahlzeiten zubereitet, bereitgestellt und angereicht werden. Zu dieser Personengruppe gehören Menschen mit querschnittbedingter Tetraplegie, Multiple Sklerose, Muskeldystrophie und Erkrankungen mit ähnlichen Auswirkungen. Derzeit gibt es verschiedene assistive Technologien, die das selbstständige Essen und Trinken wieder ermöglichen sollen.Wie aber muss ein Interaktionsdesign für einen Roboterarm gestaltet sein, damit er von den Betroffenen zur Nahrungsaufnahme genutzt werden kann? Welche Anforderungen gibt es und welche Aspekte sind in Bezug auf die Akzeptanz eines Roboterarms zu berücksichtigen?
Opportunities and Challenges in Mixed-Reality for an Inclusive Human-Robot Collaboration Environment
(2018)
This paper presents an approach to enhance robot control using Mixed-Reality. It highlights the opportunities and challenges in the interaction design to achieve a Human-Robot Collaborative environment. In fact, Human-Robot Collaboration is the perfect space for social inclusion. It enables people, who suffer severe physical impairments, to interact with the environment by providing them movement control of an external robotic arm. Now, when discussing about robot control it is important to reduce the visual-split that different input and output modalities carry. Therefore, Mixed-Reality is of particular interest when trying to ease communication between humans and robotic systems.
A Robust Interface for Head Motion based Control of a Robot Arm using MARG and Visual Sensors
(2018)
Head-controlled human machine interfaces have gained popularity over the past years, especially in the restoration of the autonomy of severely disabled people, like tetraplegics. These interfaces need to be reliable and robust regarding the environmental conditions to guarantee safety of the user and enable a direct interaction between a human and a machine. This paper presents a hybrid MARG and visual sensor system for head orientation estimation which is in this case used to teleoperate a robotic arm. The system contains a Magnetic Angular Rate Gravity (MARG)-sensor and a Tobii eye tracker 4C. A MARG sensor consists of tri-axis accelerometer, gyroscope as well as a magnetometer which enable a complete measurement of orientation relative to the direction of gravity and magnetic field of the earth. The tri-axis magnetometer is sensitive to external magnetic fields which result in incorrect orientation estimation from the sensor fusion process. In this work the Tobii eye tracker 4C is used to increase head orientation estimation because it also features head tracking even though it is commonly used for eye tracking. This type of visual sensor does not suffer magnetic drift. However, it computes orientation data only, if a user is detectable. Within this work a state machine is presented which enables data fusion of the MARG and visual sensor to improve orientation estimation. The fusion of the orientation data of MARG and visual sensors enables a robust interface, which is immune against external magnetic fields. Therefore, it increases the safety of the human machine interaction.