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09.12.2002Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 1 Proseminar: Roboter & Aktivmedien Unterhaltungsroboter.

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1 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 1 Proseminar: Roboter & Aktivmedien Unterhaltungsroboter

2 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 2 Übersicht I.Einführung II.Baukastensysteme III.Sonys Aibo IV.Hondas P3 V.Sonys neuer SDR4X VI.Fazit

3 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 3 I. Einführung 1.Definitionen 2.Intentionen 3.Was wird alles als Unterhaltungsroboter angesehen?

4 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 4 Definitionen Nach einem Proposal of technical committee on entertainment computing: 1.ICT based Toys 2.Pet Robots 3.Emotion model and rendering technologies for robots

5 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 5 Definitionen Roboter: Selbständiges, programmierbares, elektromechanisches Gerät, das in der Industrie und wissenschaftlichen Forschung für jeweils eine spezielle Aufgabe oder eine begrenzte Anzahl von Aufgaben eingesetzt wird. Roboter stellen eine Unterkategorie von Automaten dar. Obwohl keine generell anerkannten Kriterien existieren, die Roboter von anderen Automaten unterscheiden,[...] (MS Encarta 2000)

6 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 6 Intentionen 1.Education: Interesse von einer größeren Zielgruppe erwecken Studenten, Schülern (jüngeren Menschen) den Einstieg in die Technik erleichtern 2.Kommerz 3.Techn. Weiterentwicklung

7 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 7 Was bezeichnet man als Unterhaltungsroboter? Unterscheidung: 1.Ferngesteuerte Systeme 2.Autonome Systeme 3.Baukastensysteme

8 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 8 Ferngesteuerte Systeme Werden von einer (meist dem Publikum verborgen gehaltenen) Person ferngesteuert. Nicht autonom Dienen nur zur Belustigung des Publikums durch visuelle und akustischen Effekt

9 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 9 Ferngesteuerte Systeme Einsatzgebiete: -Freizeitparks -Robot-Wars -Partys -Sonst. Events mit großem Publikumsverkehr

10 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 10 Ferngesteuerte Systeme UnterhaltungsroboterRoboter eines Robot-Wars Teams

11 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 11 Autonome Systeme z.B.: Sanyo: Robot Guard Dog iRobot & Hasbro: My First Baby NEC: PaPeRo Sony: Aibo...

12 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 12 Sanyo: Robot Guard Dog

13 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 13 Sanyo: Robot Guard Dog Hat eine Kamera in der „Schnauze“ Geräusch-Sensoren Kann per Handy gesteuert & überwacht werden Kann Einbrecher entdecken und fotografiert diese

14 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 14 iRobot & Hasbro: My First Baby

15 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 15 iRobot & Hasbro: My First Baby Zielgruppe: Kleine Kinder Reagiert auf unterschiedliche Behandlung Kann Gesichtsmuskeln simulieren (Lippen, Augenbrauen,...) Eher ein intelligentes Spielzeug als ein Roboter Motoren noch sehr laut

16 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 16 NEC: PaPeRo

17 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 17 NEC: PaPeRo Walking Mode: -Sollten keine Aufgabe zu erledigen sein, fährt er einige Zeit lang autonom herum -Macht ein „Nickerchen“, falls er „müde“ ist oder niemanden findet -Findet best. Personen und übermittelt (falls vorhanden) Nachrichten

18 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 18 NEC: PaPeRo Walking Mode: -Kann Geräuschquellen identifizieren und wendet sich ihnen zu -Entfernung von Zielen wird mittels Stereo- Kameras berechnet und anschließend angesteuert -Kann sich Namen v. Personen merken

19 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 19 NEC: PaPeRo Talking Mode: -Interaktion besteht aus Unterhaltung und Spielen -Reagiert auf Berührungen best. Teile -Hat Gefühle -Variables Verhalten, wird durch Person und deren bisheriges Verhalten bei der Interaktion bestimmt

20 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 20 NEC: PaPeRo

21 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 21 NEC: PaPeRo

22 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 22 II Baukastensysteme 1. Fischer Technik 2. LEGO Mindstorms

23 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 23 Fischer-Technik 1.Mobile Robots II 1.Vor 5 Jahren erster Kasten 2.Stärkere Motoren 3.Sonst kaum Hardware-Veränderung 4.Intelligent Interface

24 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 24 Fischer-Technik 1.Div. Sensortechnik 2.Software LLWin 3.0.3, aber auch in anderen Sprachen möglich 3.Auch Funkverbindung möglich, dann aber nur noch in LLWin 4.Kein nichtflüchtiger Speicher

25 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 25 LEGO Mindstorms 1.Bauteile und deren Fähigkeiten 2.Fan Projekte

26 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 26 Bauteile und deren Fähigkeiten Anleitungen, Tutorials & Software auf CD-ROM Software: -16 kByte ROM -512 Byte (firmware) -32 kByte (Programme) -P.- Sprache: „RCX Code“

27 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 27 Bauteile und deren Fähigkeiten Verschiedene Baukästen: -Robotics Invention System 2.0 -Ultimate Accessory Set -Vision Command -Dark Side Developer Kit -Ultimate Builders Set

28 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 28 Robotics Invention System RCX-Mikrocomputer („Gehirn“) - autonomer LEGO-Computer - per PC Programmierbar

29 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 29 Robotics Invention System Sensoren

30 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 30 Robotics Invention System IR-Transmitter - zur Übertragung von Daten PC – RCX und umgekehrt

31 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 31 Ultimate Accesory Set Fernbedienung - Reichweite: 20 Fuß

32 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 32 Ultimate Accesory Set Rotations-Sensor - misst Drehungen (Winkel) und deren Richtung (rechts/links)

33 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 33 Vision Command LEGO-Kamera - 30 Bilder/ sec. - Auflösung: 352 x integriertes Mikro zur Geräuscherkennung -Reagiert auf Veränderungen von Lichtverhältnissen & Bewegungen

34 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 34 Fan Projekte 1.„Rolighed“, The party optimizer 2.Schachcomputer

35 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 35 „Rolighed“

36 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 36 „Rolighed“ Verwendete Systeme: Vision Command Erkennt ob getanzt wird Wechselt selbständig (oder auf Wink) Track, bzw. CD Fotografiert alle paar Minuten die Tanzfläche (falls getanzt wird)

37 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 37 „Rolighed“ Kennt die Befehle: -Stop -Play -Next -Previous -Change CD Kann CDs in vorgegebener oder zufälliger Reihenfolge abspielen Wartet auf neue CDs, wenn am Ende

38 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 38 Schachcomputer X- Schiene Y- Schiene RCX Magnet Skizze des Aufbaus

39 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 39 Schachcomputer Software: -Grundsätzliches Problem: Speicherbegrenzung -Anregungen f. Algorithmus aus Internet -Vereinfachung d. Algorithmus -Trotzdem noch recht leitungsstark -Kann sogar über Figuren „springen“

40 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 40 Schachcomputer Hardware: -RCX hat nur x,y- Bewegung -Figuren werden magnetisch bewegt -Wenn Figur bewegt werden soll, dann wird Magnet „hochgefahren“

41 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 41 III Sonys Aibo 1.Historischer Überblick 2.Aktuelle Produktpalette 3.Unterschiede der aktuellen Modelle 4.Zubehör und Software

42 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 42 Historischer Überblick 1998 ERS-110(111) 2000 ERS ERS-311(312) 2001 ERS ERS-210A&220A

43 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 43 Aktuelle Aibomodelle 1.ERS-210A 2.ERS-220A 3.ERS-311/312

44 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 44 Gemeinsamkeiten aktueller Sonymodelle 64-bit RISC CPU Memory Stick slots Integriertes Mikro Integrierte Kamera IR Entfernungssensor Beschleunigungssensor Vibrationssensor Aibos tonale Sprache

45 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 45 ERS-210A Hat 4 LED 50 Sprachkommandos 16 MB RAM Temperatursensor und 4 Drucksensoren Kostet 1914€

46 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 46 Abbildung des ERS-210A

47 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 47 ERS-220A Hat 21 LED 75 Sprachkommandos 32 MB RAM Kann Bilder durch Auslösen von Bewegungssensoren machen Nur neuer Drucksensor am Schwanz gegenüber 210A hinzugefügt Wirkt futuristischer als der 210A Kostet 2297€

48 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 48 Abbildung des ERS-220A

49 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 49 LM-Serie (ERS-311/312) Kaum Darstellungsmöglichkeiten seiner Emotionen 75 Sprachkommandos Weniger Sensoren (kein Drucksensor, kein Temperatursensor) Wesentlich weniger bewegliche Teile Nicht wie 210A und 220A aus Komponenten aufgebaut. Bekam ein niedlicheres Aussehen Kostet 999€

50 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 50 Abbildung des ERS-311

51 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 51 Zubehör und Software 1.Zubehör: 1.Speedboard 2.Ladestation 3.Tragetasche 2.Software 1.Aibo-Ware a)Recognition b)LIFE c)Explorer d)Party Mascot 2.PC-Anwendungen a)Master Studio b)Messenger c)Navigator

52 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 52 Speedboard 4 Räder 3 unterschiedlich farbige Achsen Zusätzliche Software -neue Kommandos, wie „turn left“ -Programmierbare Bewegungen mit dem Board, die Aibo sich merken kann Aibo bleibt autonom

53 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 53 Ladestation Ermöglicht es Aibo den Akku aufzuladen Mit zusätzlicher Software (s. Recognition) findet Aibo sie automatisch und lädt auch automatisch auf

54 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 54 Recognition Als Upgrade für ERS-210A zu verstehen Man kann von Anfang an mit einem ausgewachsenen Roboter kommunizieren Aibo erkennt nun sein Herrchen Aibo erkennt seinen Akkuzustand und lädt sich selbstständig auf

55 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 55 LIFE Macht Aibo eigentlich erst zu Aibo Sprachanweisung Möglichkeit der Namensgebung Lernprozess, wie beim Heranwachsen, Möglichkeit Fotos aufzunehmen Aktionsprogrammierung Kommunikation zwischen 2 Aibos

56 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 56 Abbildung zum Lernprozess

57 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 57 Explorer Nur für ERS-220A Aibo ist sofort ausgereift und benötigt keine Aufzucht

58 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 58 Party Mascot Aibo fungiert als Partyunterhaltung 4 verschiedene Modi: -Party Mascot: bspw. um Spiele zu spielen -Athlete: Zum Wettkampf mit anderen Aibos -Entertainer: Er tanzt singt und führt Kunststücke vor -You and your Aibo: Das Herrchen selbst misst sich mit ihm

59 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 59 Master Studio Ermöglicht das Programmieren von Aibo -Verhalten -Bewegung

60 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 60 Messenger Ermöglicht Aibo Bescheid zu sagen, wenn man eine erhalten hat Implementiert Vorlesefunktionen mit 3 verschiedenen Stimmen - s -Internetseiten -Erinnerungen -Uhrzeit Fügt Gestik zu Schlüsselwörtern hinzu

61 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 61 Navigator Ermöglicht die Fernsteuerung von Aibo mit Hilfe von gewöhnliche Computerschnittstellen Man sieht Aibo in 3D und was er sieht um ihn steuern zu können In der neuesten Version auch Force Feedback Unterstützung

62 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 62 IV Hondas P3 1.Technische Daten 2.Besonderheiten in der Konstruktion 3.Fazit

63 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 63 Technische Daten 1,60m groß, 130kg schwer Kann 9 Kilo pro Arm tragen Riesiger Akku reicht nur für 25 Minuten 4 Prozessoren zur Steuerung von Gleichgewicht und Koordination der Bewegungen Schafft 2 km/h 16 Gelenke

64 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 64 Besonderheiten Fehlende Wirbelsäule -> Lange Arme Kann seitwärts, schräg nach vorne, Treppen hinauf und hinunter gehen Kann auf unebenem Boden laufen Bewegungsabläufe plant und initiiert er nicht selbstständig, sondern Steuerung per Funk

65 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 65 Fazit als Video

66 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 66 V Sonys neuer SDR4X 1.Was kann der SDR4X? 2.Wie macht er das?

67 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 67 Was kann der SDR4X? 1.Zweibeinige Fortbewegung 2.Personenerkennung 3.Kommunikation

68 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 68 Zweibeinige Fortbewegung 1.Der SDR4X kann sich auf 2 Beinen fortbewegen, was ihn an einen Humanoiden erinnern läßt. Was kann er noch, außer geradeaus laufen? a.Balance halten b.Tanzen

69 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 69 Balance halten Er kann die Balance halten, auch unter schwierigeren Bedingungen: 1.Wenn man ihn anstößt 2.Auf unebenem Untergrund 3.In Schräglagen 1.Er verfügt über ein protection system, welches verhindert, dass er ernsthaften Schaden nimmt, sollte er doch einmal umfallen.

70 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 70 Tanzen Durch die Möglichkeiten in schwierigen Situationen die Balance zu halten, ist es ihm auch möglich zu tanzen -Noch nicht vollständig autonom -Komplexe Bewegungsabläufe müssen über einen PC erstellt werden.

71 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 71 Personenerkennung Er kann Leute unterscheiden. Dazu sind 2 Techniken implementiert: -Stimmerkennung Er kann Personen anhand der Stimme unterscheiden -Bilderkennung Oder anhand ihrer Erscheinung

72 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 72 Kommunikation 1.Er kann mit seiner Umgebung kommunizieren, indem er a.Spricht b.Singt

73 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 73 Sprechen Konversationen klingen natürlich, durch: -Einsatz von Stimmvariation Emotionen sind über die Stimme erkennbar -Einsatz von Kurz- und Langzeitgedächtnis Unterschiedliche Konversation bei unterschiedlichen Personen Passt das Vokabular an Speicherung von Emotionen aus früheren Konversationen -Gestik

74 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 74 Singen Er hat die Fähigkeit zu singen -Stimmvariation -Möglichkeit der Stimme ein Vibrato hinzuzufügen Er braucht dazu einen Musik oder Songtext Input.

75 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 75 Wie macht er das? 1.Welche Möglichkeiten hat er um seine Umgebung wahrzunehmen? 2.Was ermöglicht ihm sich fortzubewegen? 3.Wie funktioniert die Personenerkennung?

76 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 76 Umgebungswahrnehmung 2 Kameras 7 Mikrofone Wireless Lan Diverse Sensoren, die bspw. Aufschluss über seine momentane Position und seine momentane Lage geben

77 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 77 Fortbewegung Er verfügt über: -28 Gelenke -Situationsbedingte Echtzeit Abänderung seines Laufstils Abstandserkennung durch 2 Kameras im Kopf

78 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 78 Personenerkennung Er kann 10 Personen akustisch und 10 Personen visuell unterscheiden -Visuelle Personenerkennung über die Kameras -Akustische Personenerkennung über die Mikrofone -Beides im Kopf integriert. -Personenspezifische Daten können so gespeichert und zur Personalisierung verwendet werden

79 Proseminar Unterhaltungsroboter von Volker Lübbers und Aaron Kunde Folie 79 VI Fazit 1.Viel Effekthascherei 2.Technik trotz allem schon fortgeschrittener als man manchmal erwartet 3.Gradwanderung, was man glauben soll & was nicht -> oft übertriebene Darstellung


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