05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik

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2011 - 201211

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Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für Parallele und Verteilte SystemeEnd date: 2012Publication Type: search.filters.UBSTyp.Abschlussarbeit (Bachelor)

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    Partitionierung von Modellen für räumlich verteilte Umgebungsphänomene
    (2012) Tilk, Maren
    Beim opportunistischen Public Sensing werden mobile Geräte wie beispielsweise Smartphones benutzt, um ein räumlich verteiltes Umgebungsphänomen, wie eine Temperaturverteilung oder einen Geräuschpegel zu erfassen. Dazu werden Messpunkte festgelegt, an denen ein Wert abgefragt werden soll. Damit dies möglich ist, muss sich im Umkreis eines Messpunktes mindestens ein mobiles Gerät befinden, das den entsprechenden Wert aufnehmen kann. Durch Einsatz eines Modells kann der Aufwand der Erfassung reduziert werden. Ein solches Modell bildet die Korrelation der Werte an verschiedenen Punkten ab. Als gut geeignet für die meisten Umgebungsphänomene hat sich eine multivariate Gaußverteilung erwiesen, die auch in dieser Arbeit benutzt wird. Wenn für einen Teil der Messpunkte Werte bekannt sind, können an den anderen Stellen Werte aus dem Modell berechnet werden. Das kann dazu benutzt werden, die Zahl der angefragten Messpunkte zu reduzieren. Jedoch werden selten alle angefragten Messwerte auch erhalten. Für diesen Fall ist es möglich, auf Basis des Modells alternative Messwerte anzufragen. Diese werden auf den mobilen Geräten ausgewählt. Dadurch entsteht jedoch zusätzlicher Aufwand, da das Modell bei jeder Anfrage mitgeschickt werden muss. In dieser Arbeit wird untersucht, ob sich durch die Partitionierung des Modells und der Optimierung auf den Teilgebieten, dieser Aufwand reduzieren lässt. Damit ergibt sich eine Möglichkeit, eine Alternativplanung zu nutzen ohne den vergrößerten Nachrichtenaufwand in Kauf nehmen zu müssen.
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    Integration modellbasierter Erfassungsmethoden in ein Public-Sensing-Testbett
    (2012) Alt, Patrick
    Mit Public Sensing können große Gebiete unserer Umgebung durch mobile Sensoren in Smartphones, die sich mit ihren Besitzern bewegen, abgedeckt werden. Dadurch wird es möglich, Daten über unser Umfeld, wie zum Beispiel die Heimatstadt, zu sammeln, ohne dass aufwendige Sensornetze installiert werden müssen. Die Daten können durch Lokalisierungsdienste wie GPS dabei direkt mit einer Position verknüpft werden. Ein großer Nachteil ist, dass durch die ständige Verwendung von Sensoren und GPS die Akkus der Smartphones sehr schnell zur Neige gehen. Ein weiteres Problem ist, dass wegen der unkontrollierbaren Mobilität der Smartphones durch ihre Besitzer nie sichergestellt werden kann, dass bestimmte Bereiche durch Sensoraufnahmen abgedeckt sind. Modellbasierte Erfassungsmethoden versuchen diesen beiden Punkten entgegenzuwirken, indem fehlende Daten berechnet werden und die Anzahl benötigter Messwerte sogar aktiv eingeschränkt wird. Ziel dieser Arbeit ist es, diese modellbasierten Erfassungsmethoden in ein Realwelt-Testbett für Public-Sensing-Systeme zu integrieren, damit sie in einer realen Umgebung validiert werden können. Um die modellbasierten Erfassungsmethoden im kleinen Rahmen vorführen zu können, wird außerdem das Testbett so erweitert, dass es optional verkleinert auf einem Tisch ausgeführt werden kann.
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    Effiziente Strategien zur Aufgabenverteilung für Public Sensing Systeme
    (2012) Maaß, Steffen
    Die vorliegende Bachelorarbeit stellt für die Aufgabenverteilung im Bereich des Public Sensing verschiedene Optimierungsansätze vor. Public Sensing ist dabei eine neue Entwicklung im Bereich der Sensornetzwerke, bei der anstelle von stationären Sensorbojen normale Smartphones eingesetzt werden. Public Sensing stellt damit eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Sensornetzwerken dar. Ein Problem des Public Sensings liegt im hohen Energieaufwand für die Endgeräte der Teilnehmer, daher sollen in dieser Arbeit effizientere Strategien für einzelne Komponenten des Public Sensing-Systems vorgestellt und evaluiert werden. Der Fokus liegt dabei zum einen auf einer effizienteren Form der Positionserfassung, wobei bei dem hier vorgestellten Vorgehen die Anzahl der Positionserfassungen verringert werden soll. Zum anderen soll für die Verteilung der Aufgaben an die Teilnehmer eine verbesserte Strategie vorgestellt werden, wobei diese Strategie auf einer adaptiven Verteilung der Aufgaben beruht. Die Teilnehmer erhalten dabei nur die Aufgaben, die sie auch potentiell erfüllen können. Dazu wird zuerst ein einfacheres Vorgehen auf Basis der euklidischen Distanzen vorgestellt. Der Vorteil dieses Vorgehens liegt darin, dass weniger Ansprüche an das System gestellt werden und diese Strategie damit universeller verwendet werden kann. Darauf aufbauend soll ein Ansatz vorgestellt werden, der zusätzlich noch die möglichen Wege der Teilnehmer mit berechnet und damit weitere Effizienzsteigerungen erlaubt, wobei sich bei diesem Ansatz die Teilnehmer nur auf den Wegen einer festgelegten Karte bewegen dürfen. Die verschiedenen Optimierungen werden schlussendlich untereinander und gegenüber dem Standard-System verglichen, um die Verbesserungen der Effizienz der entwickelten Ansätze zu bestätigen.
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    Depth control of an underwater robot
    (2011) Weyer, Matthias van de
    For autonomous underwater vehicles, it is absolutely essential to be able to reach and keep a given depth autonomously. This procedure is usually not trivial, because a depth change is a nonlinear event. In addition disturbances, like water currents have to be compensated. This thesis deals with the development of a depth controller for a very small underwater platform and should perform this tasks. Therefore, the model of the platform is deduced from the equations of motions and simulated in Matlab Simulink. With this model, it is possible to simulate arbitrary control structures and control parameters in short time. Because the platform is very small, simple control structures like PID or state feedback will be used. To not neglect the nonlinearity, the system will be exact linearized. The designed controller will then be implemented on the micro controller board inside the platform.
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    Analysis of kinematics and dynamics of modular robot assemblies
    (2011) Ganzhorn, Jutta
    The development of self-reconfigurable modular robots has experienced significant progress. Continuous improvement during the past twenty years produced flexible and easy maintainable robot mechanisms. Self reconfiguring modular robots consist of various similar robotic modules and are designed to establish manifold connections between each of these link modules. Moreover these modules are able to perform movements to change the shape or the position of the robotic chain. In this thesis the main focus lies on the analysis of kinematics and dynamics of small modular robot organisms and their movement pattern. Although diverse linkage mechanisms do exist, practically no motion of one module can be accomplished without interacting with a second one. Therefore furthermore fundamental is the study and examination of dyad kinematics which represent the pattern of movement between solely two modules. However generation and simulation of models of modular robot kinematics and dynamics are complex and manual derivation needs tremendous efforts as every configuration and alternation of shape induce new changes of parameters´ values. Besides machinedriven computation requires a great deal of energy and increased storage capacity if every module constellation and applicable movements are predefined in a database. To avoid this squandering of resources a framework is implemented in Matlab based on Chen´s theory to design an accurate dynamic model. In the end, this thesis shall provide a farther step towards a robust and flexible modular robot organism which is able to perform reliable interaction with the environment to constitute to an optimized and effective realization of tasks assigned to it in industry or in the future private households.
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    Modelling and analysis of nonlinear multibody dynamic systems
    (2012) Gutenkunst, Alexander
    Modular self-reconfigurable robots are characterised by a high versatility. While most robots are designed for a special purpose these robots are designed to be multi-talented and adaptive. This thesis uses a modern framework for the automatic model generation of these modular self-reconfigurable robots. Based on a two-step Newton-Euler approach in combination with elements of screw-theory, this framework provides an elegant way to automatically calculate the equations of motion in a closed form. To simulate the kinematics and dynamics the framework has been implemented in MATLAB. To verify both the implementation and modelling, the equations of motion of two robot structures have been calculated using the framework and compared to the equations obtained by a Lagrangian approach. Finally it is shown that the linearisation and decoupling of the systems concerned in this thesis can be done easily using feedback linearisation. For completion two ways to control these linearised systems are demonstrated.
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    Verteilung von Public-Sensing-Aufgaben basierend auf Android
    (2011) Leucht, Patrick
    Within recent years, mobile phones have become carriers of numerous smart applications and the potential of these mobile devices is even greater than it might look at first glance. Behind the combined pieces of information that many mobile devices possess lies hidden meta information that accounts for more than the mere sum of its parts, e.g. beginning and end of a traffic jam. Using our framework, researchers and scientists can create versatile requests for information and send them to mobile clients within a couple of minutes. For instance, environmental data could be sensed periodically without any user intervention. Prototype models of several information requests have been created to demonstrate the various aspects of possible public sensing scenarios, bearing in mind the users' concerns regarding data security and privacy. Our framework does not only manage creating and sending of specifically designed tasks, it also dispatches their executions on the client side, sends back the response, and interprets it. Therefore developers can fully concentrate on the content of sensing information.
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    Analysis of methods for segmentation and representation of time series for the recognition of motion pattern
    (2012) Brucker, Felix
    In the context of the EU project RoboEarth robots shall exchange their knowledge, in the form of platform independent information, in a worldwide network. The goal is that robots get access to knowledge and experience other robots collected to solve so far unknown problems. To provide complex motion sequences in order to solve such problems, it is necessary to represent them in a platform independent way. Therefore, in a pre-process, the movement records have to be divided into different segments and labelled clearly. In this thesis such a technique for performing this task is analysed and tested. Based on multidimensional continuous sensor signals using Microsofts Kinect, motion sequences are divided into single, recurring movement primitives. For this pur- pose, time series of the positions of different body parts are discretised and represented and later recognised with the help of Hidden Markov Models.
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    Parallelisierung des Partition of Unity Codes Crass
    (2012) Ziegenhagel, Albert
    In dieser Arbeit wird eine Parallelisierung der Partition of Unity Methode vorgestellt. Dabei wird ein Datenparallelisierungsansatz verfolgt, welcher eine schlüsselbasierte Baumdarstellung als Grundlage verwendet. Eine dynamische Lastbalance wird mittels raumfüllender Kurven ermöglicht. Es werden Algorithmen vorgestellt, welche die effiziente, dynamische Berechnung von Nachbarn in der parallelen Umgebung erlauben. Experimente mit bis zu 256 Prozessoren zeigen das mögliche, optimale Skalierungsverhalten des hier vorgestellten Verfahrens.
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    Anforderungen und Nutzenpotentiale einer mobilen eHealth Plattform für chronische Krankheiten
    (2011) Subkov, Sergej
    Aus der demografischen Entwicklung und der damit verbundenen Zunahme chronisch Kranker resultieren immer höhere Behandlungskosten. Der technologisch-medizinische Fortschritt ermöglicht heute eine Betreuung von chronisch Kranken in ihrer häuslichen Umgebung. So lassen sich Krankenhausfälle reduzieren und damit Behandlungskosten einsparen. Allerdings sind die angebotenen, telemedizinischen Dienstleistungen aufgrund von hohen Anschaffungspreisen für speziell entwickelte Messgeräte zur Vitaldatenerfassung und einer mangelnden Beteiligung der Krankenkassen nur wenigen vorbehalten. In der Arbeit wird die Einsetzbarkeit von Smartphones im telemedizinischen Betreuungsprozess überprüft. Dazu wurden entsprechende Anforderungen an die Betreuung von Patienten mit Herzinsuffizienz erhoben und prototypisch umgesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass Smartphones eine kostengünstige und flächendeckende Alternative zu herkömmlichen telemedizinischen Behandlungsmethoden sein können.