Kognitive Systemtechnik

Kognitive Systemtechnik beschreibt ein Interdisziplinäres Themengebiet, welches die theoretischen und mathematischen Aspekte der Informatik mit dem tiefen Verständnis in der Anwendung von kognitiven Modellen auf technischen, zur Autonomie fähigen und intelligenten Systemen zu vereinigen sucht.

Warum kognitiv?

Auf dem Schreibtisch, an dem Sie sitzen, finden Sie sich spielerisch zurecht, ergreifen Gegenstände, legen sie woanders ab, setzen Teile zusammen oder stapeln sie. Robotern fällt es dagegen immer noch sehr schwer, in einer solchen Szene autonom gezieltes Bewegungsverhalten zu erzeugen. Dazu brauchen sie nämlich kognitive Prozesse wie die automatische Erzeugung von Szenenrepräsentationen und von Bewegungssequenzen, deren mathematische Modellierung und technische Umsetzung trotz langjähriger Forschung noch nicht gelungen ist.

Lernen findet im Nervensystem auf den verschiedensten Zeitskalen und Ebenen statt. Wir unterscheiden drei Ebenen. Szenen- und Objektgedächtnis sowie Verhaltenssequenzen werden aus einmaliger Beobachtung gelernt, also auf der Zeitskala weniger Sekunden. Verhaltensmodelle für die Erzeugung zielgerichteter Bewegungen werden aus einer Reihe von Erfahrungen gebildet, auf der Zeitskala von Minuten und Stunden. Wie die neuronalen Repräsentationen von Bewegungen sich selbst organisieren spiegelt dagegen lang andauernde Entwicklungsprozesse wieder.

Entwickelten Modelle und Lernprinzipien werden genutzt, um Serviceroboter dazu zu befähigen, dass sie zielorientierte, dem Menschen ähnliche Bewegungen erzeugen können. Dies dient sowohl der Überprüfung der theorischen Konzepte, also auch zur Verbesserung der Mensch-Maschine Interaktion in echten Servicerobotik Anwendungen.

Ausstattung:

Die Ausstattung des Labors beinhaltet:

• mobile radgetriebene E-puck-Roboter,
• den mobilen anthropomorphen Roboter Arnold und
• zwei humanoide NAO-Roboter.

Eingesetzt werden die robotischen Systeme in der Lehre im Rahmen von Praktika, Projekt- und Abschlussarbeiten sowie in der Forschung.

Praktika:

Praktikum der autonomen Robotik

• Ziel des Praktikums ist es die Grundlagen der autonomen Robotik anhand von Experimenten, die eine enge Kopplung an aktuelle wissenschaftliche Probleme des Feldes aufweisen, zu vermitteln. Behandelt werden hierbei die Erzeugung und Organisation von künstlichem Verhalten am Paradigma der E-Puck Kleinstroboter.
  Unter Verwendung der robotereigenen Sensorik werden die experimentellen Aufgaben durch Implementierungen unter Verwendung von MATLAB gelöst.

Fortgeschrittenen Praktikum der mobilen Manipulation

• im Aufbau