Coarse Global Visual Localization of a Mobile Robot

Localization, which is the ability of a mobile robot to estimate its position within its environment, is a key capability for autonomous operation of any mobile robot. This thesis presents a system for indoor coarse and global localization of a mobile robot based on visual information. The system is based on image matching and uses SIFT features as natural landmarks. Features extracted from training images arestored in a database for use in localization later. During localization an image of the scene is captured using the on-board camera of the robot, features are extracted from the image and the best match is searched from the database. Feature matching is done using the k-d tree algorithm. Experimental results showed that localization accuracy increases with the number of training features used in the training database, while, on the other hand, increasing number of features tended to have a negative impact on the computational time. For some parts of the environment the error rate was relatively high due to a strong correlation of features taken from those places across the environment.

Drosophila rely on learning while foraging under semi-natural conditions

Learning is predicted to affect manifold ecological and evolutionary processes, but the extent to which animals rely on learning in nature remains poorly known, especially for short-lived non-social invertebrates. This is in particular the case for Drosophila, a favourite laboratory system to study molecular mechanisms of learning. Here we tested whether Drosophila melanogaster use learned information to choose food while free-flying in a large greenhouse emulating the natural environment. In a series of experiments flies were first given an opportunity to learn which of two food odours was associated with good versus unpalatable taste; subsequently, their preference for the two odours was assessed with olfactory traps set up in the greenhouse. Flies that had experienced palatable apple-flavoured food and unpalatable orange-flavoured food were more likely to be attracted to the odour of apple than flies with the opposite experience. This was true both when the flies first learned in the laboratory and were then released and recaptured in the greenhouse, and when the learning occurred under free-flying conditions in the greenhouse. Furthermore, flies retained the memory of their experience while exploring the greenhouse overnight in the absence of focal odours, pointing to the involvement of consolidated memory. These results support the notion that even small, short lived insects which are not central-place foragers make use of learned cues in their natural environments.

Control hardware and Condition Monitoring System for Intersector Weld/Cut Robot

Työ sisältää ohjaislaitteiston vertailun ja valinnan rinnakkaisrakenteista robottia varten sekä kunnonvalvontajärjestelmän periaatteiden laadinnan kyseistä robottia varten. Ohjauslaitteisto sisältää teollisuustietokoneen sekä kenttäväylän. Sekä tietokoneesta että väylästä on teoriaosuus ja yksityiskohtaisempi valintaosuus. Teoriaosuudessa selitetään tarkemmin laitteiden toimintaperiaatteista. Valintaosuudessa kerrotaanmiksi jokin tietty laite on valittu käytettäväksi robotin ohjauksessa. Kunnonvalvontateoria ja rinnakkaisrakenteisen robotin kunnonvalvonnan keinot ovat työn toinen osa. Teoriaosa sisältää yleisluonteisen selvityksen vikaantumisesta ja valvonnasta. Erikoisrobotin kunnonvalvonnan keinot esitetään työssä tietyssä järjestyksessä. Ensin esitetään mahdolliset vikatilanteet. Toisessa kohdassa havainnollistetaan vikojen havaitseminen.

Reinforcement learning utilizes proxemics: an avatar learns to manipulate the position of people in immersive virtual reality

A reinforcement learning (RL) method was used to train a virtual character to move participants to a specified location. The virtual environment depicted an alleyway displayed through a wide field-of-view head-tracked stereo head-mounted display. Based on proxemics theory, we predicted that when the character approached within a personal or intimate distance to the participants, they would be inclined to move backwards out of the way. We carried out a between-groups experiment with 30 female participants, with 10 assigned arbitrarily to each of the following three groups: In the Intimate condition the character could approach within 0.38m and in the Social condition no nearer than 1.2m. In the Random condition the actions of the virtual character were chosen randomly from among the same set as in the RL method, and the virtual character could approach within 0.38m. The experiment continued in each case until the participant either reached the target or 7 minutes had elapsed. The distributions of the times taken to reach the target showed significant differences between the three groups, with 9 out of 10 in the Intimate condition reaching the target significantly faster than the 6 out of 10 who reached the target in the Social condition. Only 1 out of 10 in the Random condition reached the target. The experiment is an example of applied presence theory: we rely on the many findings that people tend to respond realistically in immersive virtual environments, and use this to get people to achieve a task of which they had been unaware. This method opens up the door for many such applications where the virtual environment adapts to the responses of the human participants with the aim of achieving particular goals.

Learning in Product Development Projects - Responding to challenges in global industrial company

Verkostoitunut kansainvälinen tuotekehitys on tärkeä osa menestystä nykypäivän muuttuvassa yritysmaailmassa. Toimintojen tehostamiseksi myös projektitoiminnot on sopeutettava kansainväliseen toimintaympäristöön. Kilpailukyvyn säilyttämiseksi projektitoimintoja on lisäksi jatkuvasti tehostettava. Yhtenäkeinona nähdään projektioppiminen, jota voidaan edistää monin eri tavoin. Tässätyössä keskitytään projektitiedonhallinnan kehittämisen tuomiin oppimismahdollisuuksiin. Kirjallisuudessa kerrotaan, että projektitiedon jakaminen ja sen hyödyntäminen seuraavissa projekteissa on eräs projektioppimisen edellytyksistä. Tämäon otettu keskeiseksi näkökulmaksi tässä tutkimuksessa. Lisäksi tutkimusalueen rajaamiseksi työ tarkastelee erityisesti projektioppimista kansainvälisten tuotekehitysprojektien välillä. Työn tavoitteena on esitellä keskeisiä projektioppimisen haasteita ja etsiä konkreettinen ratkaisu vastaamaan näihin haasteisiin. Tuotekehitystoiminnot ja kansainvälinen hajautettu projektiorganisaatio kohtaavat lisäksi erityisiä haasteita, kuten tiedon hajautuneisuus, projektihenkilöstön vaihtuvuus, tiedon luottamuksellisuus ja maantieteelliset haasteet (esim. aikavyöhykkeet ja toimipisteen sijainti). Nämä erityishaasteet on otettu huomioon ratkaisua etsittäessä. Haasteisiin päädyttiin vastaamaan tietotekniikkapohjaisella ratkaisulla, joka suunniteltiin erityisesti huomioiden esimerkkiorganisaation tarpeet ja haasteet. Työssä tarkastellaan suunnitellun ratkaisun vaikutusta projektioppimiseen ja kuinka se vastaa havaittuihin haasteisiin. Tuloksissa huomattiin, että projektioppimista tapahtui, vaikka oppimista oli vaikea suoranaisesti huomata tutkimusorganisaation jäsenten keskuudessa. Projektioppimista voidaan kuitenkin sanoa tapahtuvan, jos projektitieto on helposti koko projektiryhmän saatavilla ja se on hyvin järjesteltyä. Muun muassa nämä ehdot täyttyivät. Projektioppiminen nähdään yleisesti haastavana kehitysalueena esimerkkiorganisaatiossa. Suuri osa tietämyksestä on niin sanottua hiljaistatietoa, jota on hankala tai mahdoton saattaa kirjalliseen muotoon. Näin olleen tiedon siirtäminen jää suurelta osin henkilökohtaisen vuorovaikutuksen varaan. Siitä huolimatta projektioppimista on mahdollista kehittää erilaisin toimintamallein ja menetelmin. Kehitys vaatii kuitenkin resursseja, pitkäjänteisyyttä ja aikaa. Monet muutokset voivat vaatia myös organisaatiokulttuurin muutoksen ja vaikuttamista organisaation jäseniin. Motivaatio, positiiviset mielikuvat ja selkeät strategiset tavoitteet luovat vakaan pohjan projektioppimisen kehittämiselle.

Ambient intelligence application based on environmental measurements performed with an assistant mobile robot

This paper proposes the use of an autonomous assistant mobile robot in order to monitor the environmental conditions of a large indoor area and develop an ambient intelligence application. The mobile robot uses single high performance embedded sensors in order to collect and geo-reference environmental information such as ambient temperature, air velocity and orientation and gas concentration. The data collected with the assistant mobile robot is analyzed in order to detect unusual measurements or discrepancies and develop focused corrective ambient actions. This paper shows an example of the measurements performed in a research facility which have enabled the detection and location of an uncomfortable temperature profile inside an office of the research facility. The ambient intelligent application has been developed by performing some localized ambient measurements that have been analyzed in order to propose some ambient actuations to correct the uncomfortable temperature profile.

Developing Processes and Learning in a Project-based Firm

Tämän diplomityön tavoitteena on kuvata tiedonkulkua projektiliiketoimintaa harjoittavassa yrityksessä sekä analysoida kuvausta määrittäen mahdolliset kehityskohdat. Työssätuotetut kuvaukset ja kehityskohtien määrittäminen toimivat pohjana yrityksen kehittäessä projektien hallintaansa tulevaisuudessa. Työssä valitaan tietojohtamisen näkökulma sopivaksi lähestymistavaksi yrityksen toiminnananalysointiin. Haastatteluin kerätyn tutkimusmateriaalin perusteella luodaan prosessikuvaukset jotka mallintavat tietovirtoja yrityksen projektien aikana tapahtuvien prosessien välillä. Kuvausta peilataan tietämyksen luomisen sekä projektien tietojohtamisen teoriaan ja määritetään kehityskohteita. Kehityskohteiden määrittämisen lisäksi ehdotetaan mahdollisia toimenpiteitä tiedon ja tietämyksen hallinnan kehittämiseksi. Kokemusten ja opittujen asioiden sekäpalautteen kerääminen projektien aikana sekä niiden jälkeen havaittiin tärkeimmäksi kehityskohdaksi. Näiden keräämisen voidaan todeta vaativan järjestelmällisyyttä jotta projektien onnistumiset sekä niissä saavutetut parannukset voidaan toistaa jatkossa ja virheet sekä epäonnistumiset sitä vastoin välttää.

A programming environment having three levels of complexity for mobile robotics = Entorno de programación con tres niveles de complejidad para robótica móvil

This paper presents a programming environment for supporting learning in STEM, particularly mobile robotic learning. It was designed to maintain progressive learning for people with and without previous knowledge of programming and/or robotics. The environment was multi platform and built with open source tools. Perception, mobility, communication, navigation and collaborative behaviour functionalities can be programmed for different mobile robots. A learner is able to programme robots using different programming languages and editor interfaces: graphic programming interface (basic level), XML-based meta language (intermediate level) or ANSI C language (advanced level). The environment supports programme translation transparently into different languages for learners or explicitly on learners’ demand. Learners can access proposed challenges and learning interfaces by examples. The environment was designed to allow characteristics such as extensibility, adaptive interfaces, persistence and low software/hardware coupling. Functionality tests were performed to prove programming environment specifications. UV BOT mobile robots were used in these tests

Cluster-based active learning for compact image classification

In this paper, we consider active sampling to label pixels grouped with hierarchical clustering. The objective of the method is to match the data relationships discovered by the clustering algorithm with the user's desired class semantics. The first is represented as a complete tree to be pruned and the second is iteratively provided by the user. The active learning algorithm proposed searches the pruning of the tree that best matches the labels of the sampled points. By choosing the part of the tree to sample from according to current pruning's uncertainty, sampling is focused on most uncertain clusters. This way, large clusters for which the class membership is already fixed are no longer queried and sampling is focused on division of clusters showing mixed labels. The model is tested on a VHR image in a multiclass classification setting. The method clearly outperforms random sampling in a transductive setting, but cannot generalize to unseen data, since it aims at optimizing the classification of a given cluster structure.

PROPUESTA DE UN AMBIENTE E-LEARNING PARA EL FORTALECIMIENTO DE LAS HABILIDADES DE ALFABETIZACIÓN VISUAL E INFORMACIONAL: CASO LICENCIATURA EN ELECTRÓNICA ¿ UPN.

El proyecto ¿Propuesta de un ambiente e-learning para el fortalecimiento de las habilidades de alfabetización visual e informacional: caso Licenciatura en Electrónica ¿ UPN¿ fortalece la investigación alrededor de ambientes e-learning de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC). Con la investigación se buscó Determinar las estrategias organizativas, pedagógicas y tecnológicas a implementar en el diseño y desarrollo de un entorno e-learning que promueva las habilidades de alfabetización visual e informacional en estudiantes de primer semestre de la Licenciatura en Electrónica de la Universidad Pedagógica Nacional de Colombia. La investigación realizada fue de tipo cualitativo a través de un estudio de caso.

The Roles of Cultural, Functional and Value Diversity in Innovativeness and Learning

Tutkielman tavoite on tutkia kulttuurista, funktionaalista ja arvojen diversiteettiä, niiden suhdetta innovatiivisuuteen ja oppimiseen sekä tarjota keinoja diversiteetin johtamiseen. Tämän lisäksi selvitetään linjaesimiesten haastattelujen kautta miten diversiteetti case -organisaatiossa tällä hetkellä koetaan. Organisaation diversiteetin tämänhetkisen tilan tunnistamisen kautta voidaan esittää parannusehdotuksia diversiteetin hallintaan. Tutkimus- ja tiedonkeruumenetelmänä käytetään kvalitatiivista focus group haastattelumenetelmää. Tutkimuksessa saatiin selkeä kuva kulttuurisen, funktionaalisen ja arvojen diversiteetin merkityksistä organisaation innovatiivisuudelle ja oppimiselle sekä löydettiin keinoja näiden diversiteetin tyyppien johtamiseen. Tutkimuksen tärkeä löydös on se, että diversiteetti vaikuttaa positiivisesti organisaation innovatiivisuuteen kun sitä johdetaan tehokkaasti ja kun organisaatioympäristö tukee avointa keskustelua ja mielipiteiden jakamista. Case organisaation tämänhetkistä diversiteetin tilaa selvitettäessä havaittiin että ongelma organisaatiossa ei ole diversiteetin puute, vaan paremminkin se, ettei diversiteettia osata hyödyntää. Organisaatio ei tue erilaisten näkemysten ja mielipiteiden vapaata esittämistä jahyväksikäyttöä ja siksi diversiteetin hyödyntäminen on epätäydellistä. Haastatteluissa tärkeinä seikkoina diversiteetin hyödyntämisen parantamisessa nähtiin kulttuurin muuttaminen avoimempaan suuntaan ja johtajien esimiestaitojen parantaminen.

Mobile robot localization using sonar ranging and wlan intensity maps

 Main goal of this thesis was to implement a localization system which uses sonars and WLAN intensity maps to localize an indoor mobile robot. A probabilistic localization method, Monte Carlo Localization is used in localization. Also the theory behind probabilistic localization is explained. Two main problems in mobile robotics, path tracking and global localization, are solved in this thesis. Implemented system can achieve acceptable performance in path tracking. Global localization using WLAN received signal strength information is shown to provide good results, which can be used to localize the robot accurately, but also some bad results, which are no use when trying to localize the robot to the correct place. Main goal of solving ambiguity in office like environment is achieved in many test cases.