Sensor Fusion of Proprioception, Force and Vision in Estimation and Robot

Sensor-based robot control allows manipulation in dynamic environments with uncertainties. Vision is a versatile low-cost sensory modality, but low sample rate, high sensor delay and uncertain measurements limit its usability, especially in strongly dynamic environments. Force is a complementary sensory modality allowing accurate measurements of local object shape when a tooltip is in contact with the object. In multimodal sensor fusion, several sensors measuring different modalities are combined to give a more accurate estimate of the environment. As force and vision are fundamentally different sensory modalities not sharing a common representation, combining the information from these sensors is not straightforward. In this thesis, methods for fusing proprioception, force and vision together are proposed. Making assumptions of object shape and modeling the uncertainties of the sensors, the measurements can be fused together in an extended Kalman filter. The fusion of force and visual measurements makes it possible to estimate the pose of a moving target with an end-effector mounted moving camera at high rate and accuracy. The proposed approach takes the latency of the vision system into account explicitly, to provide high sample rate estimates. The estimates also allow a smooth transition from vision-based motion control to force control. The velocity of the end-effector can be controlled by estimating the distance to the target by vision and determining the velocity profile giving rapid approach and minimal force overshoot. Experiments with a 5-degree-of-freedom parallel hydraulic manipulator and a 6-degree-of-freedom serial manipulator show that integration of several sensor modalities can increase the accuracy of the measurements significantly.

Financial integration and TARGET2-Securities – A stakeholder approach

The purpose of this study was to analyze how different stakeholders, such as the European Central Bank, the European Commission, the European Central Securities Depositories Association, the Bank of International Settlements and the International Monetary Fund, have influenced the European financial integration in the area of securities clearing and settlement since the introduction of the single currency. The results show that the contribution differs from stakeholder to another and can take the form of standards and recommendations, legislation, research and publications, risk analysis etc. The Eurosystem has been particularly active in this area by proving and planning central bank services, such as TARGET2, CCMB2 and T2S. Along the way the development has and continues to face challenges that need to be solved by European authorities. Coordination is a key factor for the future as we have seen during the recent financial turmoil.

Readout electronics for low dark count pixel detectors based on geiger mode avalanche photodiodes fabricated in conventional CMOS technologies for future linear colliders

The high sensitivity and excellent timing accuracy of Geiger mode avalanche photodiodes makes them ideal sensors as pixel detectors for particle tracking in high energy physics experiments to be performed in future linear colliders. Nevertheless, it is well known that these sensors suffer from dark counts and afterpulsing noise, which induce false hits (indistinguishable from event detection) as well as an increase of the necessary area of the readout system. In this work, we present a comparison between APDs fabricated in a high voltage 0.35 µm and a high integration 0.13 µm commercially available CMOS technologies that has been performed to determine which of them best fits the particle collider requirements. In addition, a readout circuit that allows low noise operation is introduced. Experimental characterization of the proposed pixel is also presented in this work.

Integration und Vermittlung landeskundlicher Inhalte im Fremdsprachenunterricht

Tämän väitöskirjatyön aiheena on maantuntemuksellisten sisältöjen integrointi ja välittäminen vieraan kielen opetuksessa. Maantuntemuksellisilla sisällöillä tarkoitetaan vieraan kielen opetuksessa ei-kielellisiä sisältöjä, jotka ylittävät pelkän kielitiedon, kieliopin ja sanaston, välittämisen rajat. Tutkimuskirjallisuudessa näitä ei-kielellisiä sisältöjä nimitetään monin eri tavoin, esimerkiksi maantuntemukseksi (Landeskunde), sosiokulttuurisiksi tiedoiksi ja taidoiksi (soziokulturelles Wissen) tai yksinkertaisesti kulttuuriksi (Kultur). Väitöskirjatyö jakautuu teoreettiseen kehykseen (luvut 1–4), julkaistujen artikkeleiden tutkimusmetodien ja tuloksien käsittelyyn (luvut 5–6) sekä julkaistuihin artikkeleihin. Teoreettisen kehyksen ensisijaisia tutkimuskysymyksiä ovat, miten maantuntemuksellisten sisältöjen välittäminen konkretisoituu eri näkökulmista (opettajat, oppijat, oppimateriaalit) tarkasteltuna, miten kulttuurienvälinen maantuntemus ilmentyy vieraan kielen opetuksessa ja mitkä sisällöt ovat merkittäviä vieraan kielen opetuksessa. Metodisina lähestymistapoina tutkimuksessa on käytetty oppikirja-analyysiä, opetuksen tarkkailua sekä kyselytutkimuksia. Liitteenä oleville julkaistuille artikkeleille on yhteistä se, että jokainen niistä käsittelee jotakin erityistä maantuntemuksellisiin sisältöihin liittyvää aihetta empiriisestä näkökulmasta erityisesti saksan kielen opetuksen kannalta. Artikkelien tutkimusongelmia ovat kulttuuristen ja kielellisten sisältöjen yhdistäminen, kulttuurienvälisen viestinnän konkretisoituminen, kielellisen ja kulttuurisen variaation huomioiminen, stereotyyppien asema sekä sukupuolierojen merkitys vieraan kielen opetuksessa. Väitöskirjatyön teoreettisessa kehyksessä luodaan aluksi historiallinen katsaus maantuntemuksen asemaan vieraan kielen opetuksessa ja selvitetään tarkemmin erityisesti vieraan kielen didaktiikan uusimpien traditioiden, kuten konstruktivismin ja sosiokulttuurisen teorian, yhteyttä maantuntemuksen oppimiseen. Tässä yhteydessä käsitellään myös kulttuurienvälisen oppimisen traditiota ja maantuntemusta sen sovellusalueena. Tämän lisäksi selvitetään konkreettisia vieraan kielen opetuksessa ilmeneviä maantuntemukseen liittyviä didaktis-metodisia kysymyksiä, erityisesti opettajan roolia ja sitä, miten kulttuurienvälisen tradition mukainen maantuntemuksen välittäminen konkretisoituu yhtäältä yksittäisinä tehtävinä ja harjoituksina sekä toisaalta elektronisten viestimien välityksellä. Teoreettisen kehyksen ytimen muodostaa maantuntemuksellisten aiheiden valintaan ja merkittävyyteen liittyvä tutkimuskirjallisuuden pohjalta tehtävä pohdinta. Vieraan kielen opetuksessa kieliopilliset sisällöt opetetaan pääosin vakiintuneessa järjestyksessä, mutta maantuntemuksellisten sisältöjen opettamisessa ja oppimisessa ei ole säännönmukaisuuksia. Yhteenvetona esitetään teesejä, joiden tarkoituksena on antaa ehdotuksia, suosituksia ja didaktisia neuvoja maantuntemuksen opetukseen ja oppimiseen. Väitöskirjatyössä paneudutaan vaikeuksiin määritellä maantuntemuksen oppimisen kannalta merkittävät aiheet erityisesti saksan kielen opetusta silmällä pitäen. Arkipäivän kulttuurin käsittelyn tärkeyteen käytännön opetuksessa viittaavat oppikirjojen aihepiirit, opettajien ja opiskelijoiden käsitykset sekä Eurooppalaisen viitekehyksen suositukset. Tutkimuksessa selvitettiin tarkemmin myös aihepiirien valintaa kohderyhmän mukaan ja kartoitettiin oppijoiden käsityksiä maantuntemuksellisista sisällöistä ja heidän näihin kohdistuvia toiveitaan. Kyselytulosten mukaan aikuisten oppijoiden mieliin jäivät saksan kielen oppitunnilla erityisesti sellaiset kulttuuriin liittyvät asiat, jotka oppijat kokivat autenttisiksi tai jotka herättivät tunnilla keskustelua ja olivat kohdekulttuurissa erilaisia kuin omassa kulttuurissa. Tutkimuksessa selvitettiin myös kulttuurienvälisen oppimisen aspekteja vieraan kielen opetuksessa ja oppimateriaaleissa, erityisesti ”oman” ja ”vieraan” kulttuurin kokemisesta ja niiden vastakkainasettelusta. Näyttää siltä, että kulttuurienvälisen oppimisen mahdollisuudet tutkimissani saksan kielen oppikirjoissa rajoittuvat siihen, että oppijoille tarjotaan mahdollisuus eläytyä kohdekulttuurin arkeen oppikirjojen henkilöiden kautta ja että oppijoita kehotetaan kertomaan omasta kulttuuristaan. Tutkimuksessa pohditaan myös tarkemmin, voivatko sähköiset oppimateriaalit ja internet johtaa takaisin faktoihin keskittyvään maantuntemuksen oppimiseen. Virtuaaliset oppimisympäristöt, esimerkiksi oppikirjojen internetsivustot, antavat kaikesta huolimatta uusia mahdollisuuksia tutkivaan oppimiseen. Tällaisia ovat esimerkiksi ”minitutkimustehtävät” ja sellaiset harjoitustyypit, jotka eivät oppikirjoissa ole mahdollisia, kuten virtuaaliset kaupunkikierrokset. Opettajien ja oppimateriaalien laatijoiden pitäisi suunnitella sellaisia tehtäviä ja harjoituksia, jotka antavat riittävästi mahdollisuuksia myös kulttuurienväliselle pohdinnalle. Oppijan oma ja kohdekulttuuri voidaan opetuksessa nostaa samanaikaisesti esille esimerkiksi käsittelemällä kielellisiä ja kulttuurisia variaatioita. Tutkimustulosten mukaan kulttuurienvälisen oppimisen traditionkin aikana maantuntemusta välitetään yhä perinteisellä tavalla faktatietoihin painottuen, eli käytännössä kieltenopetusta ohjaa vielä edelleenkin hyvin perinteinen käsitys kielestä ja kielitaidosta. Kielten opettajien koulutuksessa olisi huomioitava se, että opettajien tulisi olla kokonaisvaltaisia kulttuurin asiantuntijoita, eli myös historia, yhteiskunta, politiikka ja myös ”arkipäiväisen elämän” tuntemus ovat tärkeitä opettajan ammattitaidossa.

Evaluation of gas diffusion electrodes as detectors in amperometric hydrogen sensors

This work is directed to the study and evaluation of gas diffusion electrodes as detectors in hydrogen sensors. Electrochemical experiments were carried out with rotating disk electrodes with a thin porous coating of the catalyst as a previous step to select useful parameters for the sensor. An experimental arrangement made in the laboratory that simulates the sensor was found appropriate to detect volumetric hydrogen percentages above 0.25% in mixtures H2:N2. The system shows a linear response for volumetric percentages of hydrogen between 0.25 and 2 %.

Integration of the Food Waste Disposer Unit to the Existing Sewage System

Among the numerous approaches to food waste treatment, the food waste disposers method (FWDs), as a newcomer, has become slowly accepted by the general public owing to the worries about its impact on the existing sewage system. This paper aims to justify the role of FWDs in the process of urbanization in order to better prepare a city to take good care of the construction of its infrastructure and the solid waste treatment. Both the literatures and the case study help to confirm that FWDs has no negative effects on the wastewater treatment plant and it is also environmental friendly by reducing the greenhouse gas emissions. In the case study, the Lappeenranta waste water treatment plant has been selected in order to figure out the possible changes to a WWTP following the integration of FWDs: the observation shows only minor changes take place in a WWTP, in case of 25% application, like BOD up 7%, TSS up 6% and wastewater flowrate up 6%, an additional sludge production of 200 tons per year and the extra yield of methane up to 10000m3 per year; however, when the utilization rate of FWD is over 75%, BOD, TSS, and wastewater flowrate will experience more significant changes, thus exerting much pressure on the existing WWTP. FWDs can only be used in residential areas or cities equipped with consummate drainage network within the service sphere of WWTP, therefore, the relevant authority or government department should regulate the installation frequency of FWDs, while promoting the accessory application of FWDs. In the meanwhile, WWTP should improve their treatment process in order to expand their capacity for sludge treatment so as to stay in line with the future development of urban waste management.

Teoretiskt om invandrares integration

Kirjallisuusarvostelu

Comparison and Evaluation of Eddy Current Sensors

In the work eddy current sensors are described and evaluated. Theoretical part includes physical basics of the eddy currents, overview of available commercial products and technologies. Industrial sensors operation was assessed based on several working modes. Apart from this, the model was created in Matlab Simulink with Xilinx Blockset and then translated into a Xilinx ISE Design Suite compatible project. The performance of the resulting implementation was compared to the existing implementation in the Xilinx Spartan 3 FPGA board with the custom made sensor. Additionally, an introduction to FPGAs and VHDL is presented.

Assessing Organizational Cultural Fit prior to Integration in the M&A Process

Yritysostojen määrä on historiallisen suuri 2000-luvulla, vaikka melkein puolet niistä epäonnistuu. Aineettomilla tekijöillä, kuten organisaatiokulttuureilla, on keskeinen rooli yritysostojen onnistumisissa. Myös case yritys on aktiivinen yritysostoissa ja haluaa arvioida integraatioprosessinsa tehokkuutta. Siten diplomityön tarkoituksena on luoda työkalu organisaatiokulttuurien yhteensopivuuden arvioimiseksi, jotta ostopäätöksentekoa sekä integraation suunnittelua voitaisiin tukea paremmin yrityksessä. Diplomityö vastaakin kysymyksiin, kuten miten arvioida kulttuurista yhteensopivuutta ennen integraatiota integraatioprosessin parantamiseksi sekä mitkä ovat olleet kaikkein ongelmallisimmat ja toisaalta kaikkein menestyksekkäimmät kulttuuritekijät tutkitussa integraatiossa. Kulttuurisen yhteensopivuuden arviointi tulisi nähdä prosessina osana yrityskauppaa. Prosessin tulisi alkaa kulttuurisen integraation tavoitteiden määrittämisellä sekä organisaatiokulttuurin käsitteen ymmärtämisellä. Kulttuurianalyysi tulisi suorittaa työpajan avulla. Sen tulisi käsitellä ainakin yhdeksän kulttuurin osa-aluetta: innovatiivisuus, päätöksenteko, ihmissuuntautuneisuus, kommunikaatio, kontrolli, asiakassuuntautuneisuus, ajanhallinta, identifikaatio, sekä kollektivismi. Lisäksi kuhunkin dimensioon liittyvään kysymykseen tulisi vastata pisteillä yhdestä viiteen, jolloin voidaan piirtää kulttuurisen yhteensopivuuden kuvio. Tämän jälkeen johdon tulisi keskustella tuloksista vielä kerran tarkemmin ja lopulta koota tulokset kirjalliseksi raportiksi. Tutkitussa integraatiossa parhaiten integraatiota tukivat ihmissuuntautuneisuus sekä ajanhallinta (työn ja vapaa-ajan välinen tasapaino sekä tulevaisuus-suuntautuneisuus). Haasteellisimmat kulttuuritekijät koskivat päätöksentekoa, kommunikaatiota ja kontrollia, jotka vaikuttavat olevan tyypillisiä ongelmia ison yrityksen ostaessa pienemmän yrityksen.

Integration of microgrids into electricity distribution networks

Existing electricity distribution system is under pressure because implementation of distributed generation changes the grid configuration and also because some customers demand for better distribution reliability. In a short term, traditional network planning does not offer techno-economical solutions for the challenges and therefore the idea of microgrids is introduced. Islanding capability of microgrids is expected to enable better reliability by reducing effects of faults. The aim of the thesis is to discuss challenges in integration of microgrids into distribution networks. Study discusses development of microgrid related smart grid features and gives estimation of the guideline of microgrid implementation. Thesis also scans microgrid pilots around the world and introduces the most relevant projects. Analysis reveals that the main focus of researched studies is on low voltage microgrids. This thesis extends the idea to medium voltage distribution system and introduces challenges related to medium voltage microgrid implementation. Differences of centralized and distributed microgrid models are analyzed and the centralized model is discovered to be easiest to implement into existing distribution system. Preplan of medium voltage microgrid pilot is also carried out in this thesis.