Robots for Entertainment and Education

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1 Robots for Entertainment and Education Eine Präsentation von Sedef Lüleci, Gurbet Hayran, Felix Grabowski Universität Hamburg Roboter und Aktivmedien Ph.D.Houxiang Zhang

2 Überblick Definition Lego/Fischertechnik RoboCup Aibo Nao PLEO Museumsroboter Saya Simroid Noelle

3 Definition: Robots for Education and Entertainment Für Bildungszwecke : lernen durch Interaktion mit Robotern lernen durch Konstruktion von Robotern Für Unterhaltungszwecke : Roboter ohne echten Nutzen zum Zeitvertreib in vielen lässt sich eine Kombination antreffen : Edutainment Roboter Proseminar Roboter und Aktivmedien 3

4 Überblick Definition Lego/Fischertechnik RoboCupJunior Aibo Nao PLEO Museumsroboter Saya Simroid Noelle

5 Fischertechnik Konstruktions-Baukastensystem für Kinder für den schulischen Unterricht für Forschung und Entwicklung einer Vielzahl von Bauelementen (Motoren, Sensoren, etc.) umfasst 41 Baukästen und Ergänzungssets Proseminar Roboter und Aktivmedien 5

6 Hardware: 32-bit Microprozessor 8-bit Microcontroller Lego NXT Microphone External Sensors Proseminar Roboter und Aktivmedien 6

7 Lichtsensor Touchsensor Schallsensor Farbsensor Rotationssensor Ultraschall sensor Kompass Sensor Beschleunigungssensor RFID Sensor Infrarot Sensor Rotationssensor Kreiselsensor Sensoren Proseminar Roboter und Aktivmedien 7

8 Programmierung Programmiersprache: NXT-G Vorteile: Intuitiv Icon Basiert (drag-and-drop von Programmblöcken) einfach zu erlernen Nachteile: keine echte Programiersprache (keine Pointer etc) Proseminar Roboter und Aktivmedien 8

9 Beispiele Proseminar Roboter und Aktivmedien 9

11 RoboCupJunior Was: Robocup Jr. Ist der Nachwuchswetbewerb zum Internationalen Robocup Bis 19 Jahre Zweck/Ziel: Spielerisch das Technikinteresse Jugendlicher wecken Disziplinen: RoboDance (Choreographie) RoboRescue (Hindernis Parkour) RoboSoccer (Fussball)

12 Robocup Ziel/Zweck: Bis 2050 nach FIFA regeln mit einer Roboter(Humanoiden) Mannschaft den Weltmeister schlagen (RoboSoccer) Den Technischen Fortschritt vorrantreiben und für nicht- Experten deutlich machen

13 RoboSoccer RoboRescue: Hindernis Parkour Disziplinen Ziel: Such- und Rettungsroboter zur Verwendung in Katastrophengebieten Haushaltshelfer Ziel: Roboter für Haus gebrauch verbessern Proseminar Roboter und Aktivmedien 13

14 RoboSoccer Ligen: Simulation League: Fußball in Computer Simulation Small Size Robot League 18cm durchmesser 15cm Höhe Middle Size Robot League Humanoid League: Menschen ähnliche Roboter Standard Platform League: Alle teams benutzen Gleiche Roboter und Fokus liegt auf Software entwicklung Proseminar Roboter und Aktivmedien 14

15 Standard Platform Früher wurde der Roboterhund AIBO verwendet seit 2008 der Humanoide Roboter NAO Proseminar Roboter und Aktivmedien 15

17 Aibo ist ein Unterhaltungsr. das japanische Wort für Partner wurde vom japanischen Elektronik-Konzern Sony als Spielzeug entwickelt Sony leistet Pionierarbeit Proseminar Roboter und Aktivmedien 17

18 Eigenschaften nimmt Informationen über seine Umgebung mittels... einer Kamera mehrerer Mikrofone programmierbar Proseminar Roboter und Aktivmedien 18

19 Eigenschaften Haushund-typischem Verhalten vierbeiniger Gang Bewegung von Ohren und Schwanz auf-dem-boden-wälzen Ton- bzw. Sprachausgabe Leuchtdioden Proseminar Roboter und Aktivmedien 19

20 Modelle (1.1) Modell ERS Exemplare in Japan innerhalb von 18 Minuten ausverkauft, 2000 Exemplare in den USA innerhalb von vier Tagen ERS 111 die 2000 Exemplare waren nur per Losverfahren zu bekommen ERS 210 wurde zum größten Aibo-Erfolg Proseminar Roboter und Aktivmedien 20

21 Modelle (1.2) ERS 210A hat einen schnelleren Prozessor und besitzt einen verbesserten Hals ERS 220 ERS 311 ERS 312 ERS Proseminar Roboter und Aktivmedien 21

22 ERS 7 Der AIBO Roboter verfügt über alle Funktionen und Fähigkeiten, sich selbstständig zu bewegen Proseminar Roboter und Aktivmedien 22

23 Eine Vielzahl von Sinnen des ERS 7 Modells Tastsinn: kann Berührungen fühlen Gehörsinn: kann auf Stimmen reagieren Sehsinn: kann Farben erkennen und Hindernisse umgehen Gleichgewichtssinn: kann das Gleichgewicht halten Proseminar Roboter und Aktivmedien 23

24 ERS Proseminar Roboter und Aktivmedien 24

25 Technische Daten: Grösse (BxHxL) : 80 x 278 x 319 mm Gewicht : 1,6 kg Energieverbrauch : ca. 7 Watt Betriebsdauer / Laufzeit : ca. 1,5 Std Ladezeit : ca. 2,5 Stunden Kamera (CMOS) : Farbkamera mit Pixel Berührungssensoren : Kopfoberseite und Rücken weitere Punkte sind vorhanden, jedoch nicht aufgeführt Proseminar Roboter und Aktivmedien 25

27 Nao humanoider Spielzeugroboter entwickelt von Aldebaran Robotics im Jahre 2006 Nachfolger von Sony Aibo vorgestellt 2007 Preis : ungefähr Proseminar Roboter und Aktivmedien 27

28 Eigenschaften 58 cm groß und wiegt 4,3 kg Kann 300g mit beiden Händen tragen 2 Nao s können über Wi-Fi kommunizieren Proseminar Roboter und Aktivmedien 28

30 PLEO Dinosaurier modernster Spielzeugroboter entwickelt von Caleb Chung Besonderheit: Entwicklung der eigenen Persönlichkeit einem Camarasaurus Proseminar Roboter und Aktivmedien 30

31 Vergleich Pleo Dinosaurier und Camarasaurus Proseminar Roboter und Aktivmedien 31

32 Eigenschaften des PLEO Dinosauriers durchläuft verschiedene Entwicklungsstadien ist neugierig ist lernfähig kann sehen kann hören kann träumen zeigt Gefühle Proseminar Roboter und Aktivmedien 32

33 besteht aus ca Einzelteilen 38 Sensoren Stereo-Mikrofon einer Digitalkamera 14 Servomotoren Infrarot-Schnittstelle Technische Details Proseminar Roboter und Aktivmedien 33

35 Museumsroboter Fraunhofer IPA entwickelten drei mobile Unterhaltungsroboter Aufstellung der Roboter am 17. März 2000 im Museum für Kommunikation Berlin Proseminar Roboter und Aktivmedien 35

36 Hardware Technische Fähigkeiten Hardwareplattform und Steuerungssoftware sind von Care-O-bot Geschwindigkeit von bis zu 1,2 m/s vier Stützräder werden verwendet Kreiselkompass ist in die Plattformen integriert zweidimensionaler Laserscanner Schaumstoffringe um die Basis des Roboters Magnetsensoren werden verwendet Proseminar Roboter und Aktivmedien 36

37 Autonome Navigation "Wo bin ich?" Verwendung des Laserscanners (Bestimmung der Position, umfahren von Hindernissen) Proseminar Roboter und Aktivmedien 37

38 Benutzerinterface verfügen über Komponenten zur Selbstdiagnose Durchführung einer automatischen Diagnose der aktuelle Status wird dokumentiert der Stopknopf kann zweimal hintereinander gedrückt werden Proseminar Roboter und Aktivmedien 38

39 Fernsteuerung und Ferndiagnose die Roboter werden über einen stationären PC angesteuert PC kommuniziert mit den Robotern über W- Lan Funkdiagnose und Internetverbindung ermöglichen eine detaillierte Ferndiagnose der Roboter Kommunikation der Roboter ist über W-Lan realisierbar Proseminar Roboter und Aktivmedien 39

40 Der Animative geht auf die Besucher zu die Besucher werden vom Laserscanner erkannt begrüßt freundlich gibt Tipps zum Besuch des Hauses Proseminar Roboter und Aktivmedien 40

41 Die Belehrende bewegt sich sehr geradlinig übermittelt Informationen zur Geschichte des Hauses Vorträge werden mit Bewegungen untermalt Proseminar Roboter und Aktivmedien 41

42 Der Spielende spielerisch-interaktive Element schnell und zielgerichtet rennt nach dem Ball er jammert und schimpft Proseminar Roboter und Aktivmedien 42

43 Interaktion Sind Roboter intelligent? Ein Roboter soll möglichst viele Aufgaben eines Menschen ausführen können Ein Roboter soll Bildung vermitteln können Proseminar Roboter und Aktivmedien 43

44 Was genau kann man im Umgang mit Robotern lernen? Proseminar Roboter und Aktivmedien 44

45 Roboter an der UCSD s Early Childhood Education Center Movellan Studie an kleinen Kindern studiert Kinder Wechselwirkungen mit Robotern Gründe : Zum besseren Verständnis kindlichen Entwicklung und eine bessere Roboter zu bauen Proseminar Roboter und Aktivmedien 45

46 Was genau können Kinder im Umgang mit Robotern lernen?

48 Roboter ersetzen Lehrkräfte vollautomatisierte Pädagogin SAYA entwickelt im Jahre 2004 von Professor Hiroshi Kobayashi an der Universität Tokio als Rezeptionisten-Ersatz verrichtet gegen Lehrermangel Dienst an Grundschule Proseminar Roboter und Aktivmedien 48

49 Eigenschaften von SAYA Beherrscht zahlreiche Sprachen Arsenal an Gesichtsausdrücken Gibt Anweisungen Proseminar Roboter und Aktivmedien 49

50 Saya Proseminar Roboter und Aktivmedien 50

52 Simroid Roboter als Zahnarzt-Patient von der japanischen Firma Koruko verrichtet 1,60 Meter gross reagiert genauso auf Schmerz wie bei Menschen Proseminar Roboter und Aktivmedien 52

53 Funktionen Steurung durch Anweisungen gibt künstlichen Speichel ab reagiert auf Schmerz durch Handbewegungen und Augenrollen sagt Das tut weh, wenn das Bohren unangenehm wird Proseminar Roboter und Aktivmedien 53

55 Noelle: the pregnant Roboter ein Geburt Simulator konzipiert von Gaumard Scientific an der Uni John Hopkins Proseminar Roboter und Aktivmedien 55

56 Eigenschaften Interaktive Frau mit Neugeborenen Interaktive Neugeborene Realistische Atmung; erkennbar durch heben des Brustkorbes Kann Herztöne simulieren Durch virtuelle Intrumente kann die Mutter behandelt werden Proseminar Roboter und Aktivmedien 56

57 Möglichkeiten Entbindungstraining wie Steißgeburt, Kaiserschnitt oder Normalgeburt Übung der Erstuntersuchung : schlägt das Herz des Baby s richtig oder muss es beatmet werden Wiederbelebung des Neugeborenen falls notwendig Versorgung des Babies durch Medikamente Proseminar Roboter und Aktivmedien 57

58 Eigenschaften des Baby s Kunststoff- Puppe kann Farben ändern, von einem gesunden rosa Schein auf die tödliche blau Sauerstoffmangel wird evtl. beatmet Proseminar Roboter und Aktivmedien 58

59 Vorteile für Studenten können sich Fehler erlauben Prozess mehrmals wiederholen entwickeln von Fertigkeiten und medizinische Qualifikationen vermeiden von Unannehmlichkeiten an echten Patienten Proseminar Roboter und Aktivmedien 59

60 Nachteile hohe Kosten keine 100% Übereinstimmung zum richtigen Menschen Proseminar Roboter und Aktivmedien 60

61 Fazit man hat Spass Roboter werden zunehmend eine Alternative zu Lehrern, Haustieren, Fussballpielern, etc. sind nützlich für die Bildung noch sind Roboter teuer jeder Haushalt wird irgendwann einen Roboter beitzen Proseminar Roboter und Aktivmedien 61

62 Fragen? Proseminar Roboter und Aktivmedien 62

63 Quellen htttp:// Proseminar Roboter und Aktivmedien 63