Zentrum für angewandte Forschung an Fachhochschulen  
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Projektarbeiten

Weitere Themen gibt es im Robotik-Labor K002A bei Benjamin Staehle (staehle@hs-weingarten.de). Eine kurze Voranmeldung ist gern gesehen, aber nicht zwingend notwendig. Eigene Ideen sind ebenfalls sehr willkommen!

Postwachstumsökonomie

Unser auf ständigem Wachstum basierendes Wirtschaftssystem steht in direktem Widerspruch zur Tatsache, dass die Grenzen des Wachstums auf der Erde schon seit etwa 1980 überschritten sind. Das heißt, wir leben derzeit auf Kosten unserer Nachfahren.

Die hier ausgeschriebene Arbeit kann sich nach Abstimmung mit dem Betreuer auf eines oder mehrere der folgenden Themen konzentrieren:

* Stand der Forschung zum Thema Postwachstumsökonomie

* Ist Wohlstand ohne Wirtschaftswachstum möglich? Wenn ja, wie? Was müssten wir an unserem Wirtschaftssystem ändern?

* Recherche und evtl. auch Arbeit mit (exoistierenden) Simulationssystemen zur Simulation von Wirtschaftssystemen.

* Politische Umsetzung einer Postwachstumsökonomie: Ist es in einer Demokratie möglich, Mehrheiten und politische Akteure für eine Wirtschaft ohne Wachstum zu bekommen? Falls ja, wie und wie schnell? Falls nein, wie müssten wir das politische System verändern?

...

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 25.04.2017
Betreuer: Wolfgang Ertel, ertel@hs-weingarten.de

Marvin Visual Feedback System

Unser Assistenzroboter Marvin hat momentan keine Möglichkeit optisch Rückmeldung zu geben.

Ähnlich wie in diesem Care O Bot Video 

Ideen:

  • Verschiedene Zustände von Marvin: Bereit, Höre zu, Führe Aufgabe aus, Fehler...
  • Anzeigen in welcher Richtung Marvin Hindernisse erkannt hat.
  • ein VU-Meter mit dem Umgebungsgeräusche optisch angezeigt werde können. Damit würde man besser sehen ob Marvin wirklich auf Sprachbefehle hört. 

Arbeitspakete:

  1. Recherche: Was für Systeme werden bei anderen Roboter eingesetzt?
  2. Entwurf eines z.B. WS2812 basiertes LED Systems (Jede LED kann komplett in RGB angesteuert werden)
  3. Hardware Implementierung
  4. Software Implementierung Lowlevel (Mikrocontroller)
  5. Software Implementierung Highlevel (ROS, Python oder C++)

 

Ein Projekt das zur Orientierung verwendet werden kann ist: http://wiki.ros.org/cob_light

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 25.10.2016
Betreuer: Steffen Pfiffner, pfiffste@hs-weingarten.de

Erkennung von Menschen (Gesicht und Körper) mittels Kinect und Laserscanner + Verfolgung

Auf Basis dieses ROS Projekts:

http://wiki.ros.org/cob_people_detection

Sollen Menschen erkannt werden um es Marvin zu ermöglich besser auf sie zu reagieren. Z.B. durch ausreichend Abstand halten, gezieltes ins Gesicht schauen oder durch Folgen.

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 25.10.2016
Betreuer: Steffen Pfiffner, pfiffste@hs-weingarten.de

Lernfähiges Greifen von Objekten mit Deep-Learning

Das Greifen von beliebigen Objekten in komplexen Szenarien ist eine sehr schwierige Aufgabe. Die vorhandenen Algorithmen verwenden Eingabeattribute, die mit klassischer Bildverarbeitung berechnet werden. In letzter Zeit haben sich Deep-Learning-Algorithmen bei dieser Aufgabe als erfolgsversprechend gezeigt, weil diese aus aufgenommenen Beispiel-Greifszenarien die relevanten Parameter generalisieren. Ein solcher Algorithmus wird bescrieben in:

Paper: Learning Hand-Eye Coordination for Robotic Grasping with Deep Learning and Large-Scale Data Collection (http://arxiv.org/pdf/1603.02199.pdf)

Die Trainingsdaten, die vom Algorithmus benötigt werden, wurden von den Autoren des Papers veröffentlicht und sind verfügbar.

In dieser Arbeit soll der Student erst die Methode aus dem Paper verwenden, den beschriebenen Erfolg reproduzieren und gegebenenfalls das Verfahren erweitern.

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 12.10.2016
Betreuer: Wolfgang Ertel, ertel@hs-weingarten.de

Modernes und ansprechendes Webinterface für ein medizinisches Expertensystem

Statistiken zeigen, dass die Durchführung von Blinddarm-OPs sehr häufig unnötig erfolgt. Oftmals
hingegen werden Patienten wieder nach Hause geschickt, bei denen ein Eingriff nötig wäre.
Insbesondere unerfahrene Ärzte sind bei der Diagnose (z.B. auf sich allein gestellt im Nachtdienst)
häufig überfordert.

LEXMED ist ein auf Wahrscheinlichkeitstheorie basierendes medizinisches Expertensystem, das vor einigen Jahren von Mitarbeitern unter der Leitung von Herrn Prof. Ertel und in Zusammenarbeit mit erfahrenen Chirurgen entwickelt wurde. Es ist ein Hilfsmittel für Ärzte, das bei Verdacht auf akute Blinddarmentzündung anhand verschiedener Patienteneigenschaften, Symptome und Blutwerte eine Einschätzung der Lage liefert und eine Empfehlung für das weitere Vorgehen abgibt (z.B. ambulant oder stationär beobachten, Not-OP usw.). Anhand empirischer Daten lässt sich belegen, dass LEXMED mindestens so gut ist wie sehr erfahrene Ärzte und Chirurgen, jedoch besser als unerfahrene Ärzte.

Leider ist das Webinterface von LEXMED nicht mehr zeitgemäß und wenig ansprechend ( lexmed.fh­-weingarten.de), auch lässt es sich mittels Suchmaschinen nur bei direkter Suche finden. Somit wird es leider nur selten eingesetzt, obwohl es oftmals sehr hilfreich wäre.

In der Projektarbeit soll ein modernes und ansprechendes Webinterface für LEXMED entwickelt
werden. Dieses soll LEXMED in einem neuen Gewand erscheinen lassen, seinen Zweck kurz und
prägnant darstellen und dessen Nutzung recht einfach und übersichtlich

Typ: Bachelor-Projektarbeit, ausgeschrieben seit: 18.11.2015
Betreuer: Richard Cubek, richard.cubek@hs-weingarten.de

Telepräsenzroboter mit Notruffuktion

  • Ziel der Arbeit ist die bereits bestehende Telepräsenzaanwendung auf unserem neuen Roboter Marvin in Betrieb zu nehmen.
  • Weboberfläche inkl. Robotersteuerung bereits vorhanden
  • Überarbeitung und Erweiterung um Notruffunktion

 

telebot2

Typ: Bachelor-Projektarbeit/Bachelorarbeit/Master-Projektarbeit, ausgeschrieben seit: 21.10.2015
Betreuer: Benjamin Staehle, staehle@hs-weingarten.de

Collision detection on a mobile service robot with machine learning

Based on a time series of data from seven sensors (3 accelerometers, 4 electric current sensors in the motors of the wheels), the collision detection module shall detect collisions of the robot with objects. A file with about 16 million data points sampled every 7.5 ms is available. Thus, training of a classifier for multi-dimensional time-series can be started immediately.

Optional extension (e.g. for a master thesis): If the data can be classified to detect collisions  the classifier needs to be implemented on the micro controller of the robot in ANSI C with a footprint of executable code less than 1KB and memory usage of less than 32KB.

Typ: Master-Projektarbeit, ausgeschrieben seit: 15.10.2015
Betreuer: Markus Schneider, markus.schneider@hs-weingarten.de

Entwicklung eines Programms zur automatischen Erzeugung und Korrektur von Mathematik-Klausuren

Es soll eine Software entwickelt werden, die für eine Mathematik-Klausur automatisch neue Aufgaben erzeugt, dann das Klausuraufgabenblatt erzeugt, die Lösungen dazu erzeugt und schließlich die abgegebenen Klausuren der Studenten korrigiert. Diese Software soll fongende Anforderungen erfüllen:

1. Es soll eine Datenbank aufgabaut werden, die zu jedem Kapitel der Vorlesungen eine Menge von Multiple-Choice Aufgaben und auch Rechenaufgaben enthält. Zu den Multiple Choice Aufgaben sind jeweils auch die richtigen Lösungen angegeben.

2. Zur Erzeugung einer neuen Klausur werden aus jedem Kapitel eine vorgegebene Zahl von Rechenaufgaben und Multiple Choice Aufgaben ausgewählt und die die Klausur-Maske integriert.

3. Zu der erzeugtn Klausur wird dann ein Programm generiert, welches die Aufgaben korrigiert und die Punkte vergibt.

4. Es muss auch noch eine Verwaltung der Prüflinge implementiert werden, die mit dem LSF gekoppelt wird.

 

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 01.04.2015
Betreuer: Wolfgang Ertel, ertel@hs-weingarten.de

Learning From Demonstration mit Space Mouse und Jaco Arm

Zu den Kernkompetenzen des IKI zählt unter anderem das Learning from Demonstration (LfD). Die Lernphase der bisherigen Publikationen beruhte immer auf Kinesthetic Teaching. Kinesthetic Teaching ist mit der derzeitigen Firmware unseres Jaco Roboter Arms nicht möglich. Zudem ist die Kinematik des Jaco für Menschen sehr fremd, weshalb das händische Bewegen des Arms sehr umständlich ist. Um dennoch weiter auf dem spannenden Gebiet des LfD zu forschen ist es notwendig den Jaco Arm anderweitig zu bewegen.

In dieser Arbeit soll die Möglichkeit geschaffen werden mittels einer 3D Space Maus den Arm zu steuern und so dem Roboter Bewegungsabläufe beizubringen.

3D mouse

Diese 3D Maus ist im Labor schon vorhanden.

 

Jaco Arm

Kinova Jaco Arm

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 17.07.2014
Betreuer: Steffen Pfiffner, pfiffste@hs-weingarten.de

Weiterentwicklung Umfragesystems INKIDU

INKIDU ist ein Werkzeug zur Erstellung und Durchführung von Umfragen über das Internet. Das Einsatzgebiet ist vorzugsweise die Evaluation von Lehrveranstaltungen durch Befragung von Studenten. Die Bedienung des Systems erfolgt ausschließlich über einen WWW-Browser, verbunden mit einem zentralen WWW- und Datenbank-Server an der HS Ravensburg-Weingarten.

Gesucht wird ein Student mit PHP Erfahrung zur Pflege und Weiterentwicklung des INKIDU Umfragesystems.

Typ: Bachelor-Projektarbeit, ausgeschrieben seit: 08.07.2014
Betreuer: Wolfgang Ertel, ertel@hs-weingarten.de

Serviceroboter und Nachhaltigkeit

Vor dem möglichen zukünftigen Szenario, dass viele ältere und behinderte Menschen eventuell einen persönlichen Serviceroboter (SR) haben werden, sollen folgende Fragen untersucht werden:

* Wie nachhaltig sind Herstellung, Benutzung und Recycling eines 'SR?

* Welchen Nutzen bringt ein SR?

* Wie schneidet der SR ab im Vergleich zu einem Automobil?

* Wie schneidet der SR ab im Vergleich zu einer/m menschlichen Pfleger/in?

* Wird es in 20 Jahren, wenn wir 2/3 Rentner haben, noch genügend menschliche Pflegekräfte (z.B. aus Polen) geben?

* Rebound-Effekt!?

...

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 12.05.2014
Betreuer: Wolfgang Ertel, ertel@hs-weingarten.de

Persönliches Assistenzsystem

Persönliche Assistenzsysteme (bzw. natürlichsprachliche Dialogsysteme) wie Google Now, Cortana, Siri oder Nuance Nina erzeugen heutzutage schon beeindruckende Ergebnisse. Befehle und Fragen in natürlicher Sprache werden abgearbeitet und es wird in natürlicher Sprache geantwortet.
Siehe auch Kinofilm HER:

 

 Software für Sprach Ein- und Ausgabe ist bereits vorhanden und in Benutzung.

 In der Arbeit soll untersucht werden, ob es bereits offene, wissenschaftliche Assistenzsysteme oder wissenschaftliche Publikationen dazu gibt. Inwiefern lassen sich PDDL Planner, Chat Bots (wie z.B. A.L.I.C.E.) oder andere Software nutzen solch ein System zu bauen. Was gibt es für freie (oder auch kommerzielle) Systeme zum Natural Language Understanding (NLU) wie z.B. von der NLP Stanford oder www.nltk.org, Natural Language Generation (NLG) und Dialog Manager (OpenDial).


Sirius Open Source Projekt  

Einstiegsliteratur: u.a. Natürlichsprachlichkeit in Dialogsystemen, Markus Berg, http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00287-012-0650-3
Johann Hauswald, Michael A. Laurenzano, Yunqi Zhang, Cheng Li, Austin Rovinski, Arjun Khurana, Ron Dreslinski, Trevor Mudge, Vinicius Petrucci, Lingjia Tang, and Jason Mars. Sirius: An Open End-to-End Voice and Vision Personal Assistant and Its Implications for Future Warehouse Scale Computers. In Proceedings of the Twentieth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS), ASPLOS ’15, New York, NY, USA, 2015. ACM.

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 09.05.2014
Betreuer: Benjamin Reiner, reineben@hs-weingarten.de

Literaturrecherche KI/Machinelearning in der Heimautomatisierung

Typ: Bachelorarbeit/Master-Projektarbeit, ausgeschrieben seit: 09.05.2014
Betreuer: Wolfgang Ertel, ertel@hs-weingarten.de

Simulator für Marvin Roboter

Unser Roboter Marvin soll komplett simuliert werden. Dafür gibt es zwei ROS kompatible Physiksimulationstools zur Auswahl:

v-rep und Gazebo

Beispielvideo v-rep:

1. Evaluierung welches Tool besser geeignet ist.

2. Evaluierung des ROS Interfaces.

3. Implementierung auf einem System. Beliebig skalierbar.

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit (skalierbar), ausgeschrieben seit: 26.02.2014
Betreuer: Steffen Pfiffner, pfiffste@hs-weingarten.de

Recherche Körperbehinderten-Assistenzrobotik

Recherche und Übersichsarbeit zu dem Stand der Technik und aktueller Forschungsfelder im

Bereich der Körperbehinderten-Assistenzrobotik.

Typ: Bachelorarbeit/Master-Projektarbeit, ausgeschrieben seit: 07.02.2014
Betreuer: Richard Cubek, richard.cubek@hs-weingarten.de

Die Weingartener ZAFH-Mitarbeiter Tobias Fromm, Richard Cubek, Wolfgang Ertel, Joachim Feßler, Benjamin Stähle (hinten v.l.n.r.), Karl Glatz, Vien Ngo, Martin Bertsche (vorne).

Laufroboter VIDEO (Roboter lernt laufen)
Laufroboter VIDEO (Roboter läuft)

 
 
 
 
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