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Die FINCA – Eine flexible Plattform fur Ambient Intelligence
Dipl.-Inf. Christian Kleine-Cosack
28. Juni 2011
I Motivation Neue Herausforderungen
I Die FINCA Technik und Infrastruktur
I Forschung Aktuelle Projekte
Motivation
Eingebettetes System
Intelligente Umgebung
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N H Motivation Die FINCA Forschung 1
Anforderungen I
Benutzerinteraktion
I zielorientiertI intuitiv
Unterstutzung naturlicher Modalitaten
I SchrifterkennungI GestenerkennungI Spracheingabe und -ausgabeI Detektion / Lokalisierung
Infrastruktur
I Mobilitat des BenutzersI Sensorik und AktorikI SystemdynamikI Verteilte Systeme
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Anforderungen II
Bedienung
Zustandsvielfalt
Homo Logicus vs. Homo Sapiens1
N
Interface- und Interaction-Design
1Alan Cooper, The Inmates Are Running the Asylum, SAMS (1999)
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Herausforderungen (Software / FINCA)
Mustererkennung
I SensoraufnahmeI MerkmalsextraktionI Klassifikation
Systemintegration
I DynamikI KommunikationI Verteilte, heterogene Systeme
Interface-Entwicklung
I IntuitvI FokussiertI Benutzerorientiert!2
2Marty Cagan, Inspired: How to Create Products Customers Love, SVPG Press (2008)
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Ubersicht
I Motivation Neue Herausforderungen
I Die FINCA Technik und Infrastruktur
I Forschung Aktuelle Projekte
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Die FINCA— A Flexible, Intelligent Environment with Computational Augmentation —
AmI Umgebung Intelligenter Konferenzraum, Laborflache und einmobiler Roboter – Weiteres im Aufbau . . .
Fokus Perzeptionsorientierten Sensoren, nicht-intrusiven Sensorenund Basis-Infratstruktur
Integrierte Plattform Techniken zur Realisierung von naturlicher undintelligenter Mensch-Maschine-Interaktion
[↗ www.finca.irf.de]C. Kleine-CosackDie FINCA – Eine flexible Plattform fur Ambient Intelligence N
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Anwendungsbeispiel
Kollaborative Erstellung von Mind-Maps
I Kontexterkennung und automatische Steuerung der Beleuchtungssituation
I Sprach- und Gestenerkennung zur Steuerung von Geraten
I Handschrifterkennung und -klassifikation
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Sensorik und Aktorik
Kameras
I 4 fest installierte Kameras (PTZ)I 1 Mobile Kamera
Mikrofone und Lautsprecher
I 16 MikrofoneI Anordnung: 2 MikrofonarraysI Stereo-Kunstkopf auf Pan-Tilt-EinheitI Stereo-Lautsprecher
Mobiler Roboter
I Odometrie, Sonar, LaserI (Mobile) Pan-Tilt-Zoom Kamera
Aktoren / Sensoren
I Klima-SensorenI Bewegungs- und Tur-SensorenI Verschiedene BenutzerschnittstellenI Kommunikation uber KNX
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KNX-Bus
Historie und Aufgabe
I Herstellerunabhangiger, zertifizierter StandardI Hervorgegangen aus dem Europaischen Installationsbus
(EIB)I Beschreibt die Kopplung von Aktoren und Sensoren in
HausinstallationenI Spezifiziert ein Protokoll zur Kommunikation
⇒ Trennung von Stromversorgung und Steuerung
Technik
I 2-adriger Bus zur Spannungsversorgung und KommunikationI Top. Netz: Bereich(15)/Linie(15)/Teilnehmer(255) = 57.375 BusteilnehmerI Zugriffsverfahren CSMA/CAI Datenrate: 9.6 kBit/secI Momentan: Unverschlusselte Kommunikation
Erweiterung
I KNXnetIP, KNX IR, Powerline
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KNX-Gerate
Unterschiedliche Gerate und Plattformen
I Standard-Busankoppler (BCU)BCU2 von Siemens AG
I CPU: 8 Bit-CPUI OS: MicrokernelI Speicher: EEPROM: 991 Byte,
RAM: 100 ByteI Stromverbrauch: max. 10mA / 20 mA, 24V
I Preis: 50e
I High-End SchalterPrion, Busch Jaeger Elektro
I CPU:I OS:I Speicher:I Stromverbrauch:I zusatzliche BCU, Anbindung uber I2C
I Preis: 1500e
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KNX-Gerate
Unterschiedliche Gerate und Plattformen (Fortsetzung)
I Touch Panel InterfaceBusch-ComfortPanel, Busch Jaeger Elektro
I CPU:I OS:I Speicher:
I Preis: 3000e
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Die Software-Infrastruktur
OSGi: Prosyst mBedded Server Equinox Edition[↗ www.prosyst.com]
UPnP: Unterstutzung durch OSGi Framework
I Verwendung: Service Discovery
KNX: Gateway fur IP basierte Dienste
I EIB-daemon [↗ www.auto.tuwien.ac.at]I USB-KNX interfaceI Calimero EIBnet/IP Tunnelling fur Java
[↗ calimero.sourceforge.net]
Applikationen:
I Allgemein: OSGi BundlesI Weitere Funktionalitat uber Remote
Computing and OSGi Proxy Bundles
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Ubersicht
I Motivation Neue Herausforderungen
I Die FINCA Technik und Infrastruktur
I Forschung Aktuelle Projekte
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Audio-Lokalisierung
Lokalisierung akustischer Quellen (Sprecher)
I Steered Response Power – SRP-PHAT –I Messung von Signallaufzeitunterschieden durch
generalisierte KreuzkorrelationenI Raumliche Uberlagerung aller generalisierten
KreuzkorrelationenI Maximum der resultierenden Energiefunktion ergibt
Quellenposition
Probleme
I Starker Widerhall (Stichwort Nachhallzeit)I Unbekannte QuellencharakteristikI Storgerausche: Computerlufter, Trittschall, etc.
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Mindmap Verarbeitung
Problem
I Erkennen von Wortern und Strukturen in einem beliebigen Pixelhaufen
Losung
I Finden und Klassifizieren der verbundenen Komponenten mit Methoden derBildverarbeitung und des Maschinellen Lernens
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Interaktive Objektlernen
Problem
I Wohin zeigt der Benutzer und welches Objekt meint er tatsachlich?
Losung
I Erkennung der Blick- und Zeigerichtung, Aufbau von Salienzkarten
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Ubiquitous Interfaces
Problem
I Die Umgebungsfunktionalitat ist zu komplex, um alle Funktionen demBenutzer dar zu bieten
Losung
I Universelle, dynamische und mobile Benutzerschnittstellen
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Los geht’s . . .
Institut fur Roboterforschung – Otto-Hahn-Straße 8
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