Robotik

Karteikarten und Zusammenfassungen für Robotik an der Karlsruher Institut für Technologie

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Beispielhafte Karteikarten für Robotik an der Karlsruher Institut für Technologie auf StudySmarter:

Was ist die zentrale Idee der in der Vorlesung vorgestellten Methode zur hierarchischen Aufgabensegmentierung menschlicher Demonstrationen?

Welche Prinzipien und Kriterien werden auf den beiden Leveln angewandt?

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Nennen Sie vier aus der Vorlesung bekannte Sensortypen, die bei der Roboterprogrammierung eingesetzt werden.

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Entscheiden Sie für folgende Aussagen, ob diese wahr oder falsch sind. Warum?

  1. Eine symbolische Kodierung nutzt die sequentielle Organisation von vordefinierten Bewegungselementen als Generalisierungsprozess.
  2. Methoden zur Dimensionsreduktion werden eingesetzt, um eine Demonstration
    symbolisch darzustellen.
  3. Eine Bewegungssegmentierung untersucht eine Trajektorie nach Mustern und Änderungen in der Bewegungsart.
  4. Objekt-Kontaktrelationen können zur semantischen Segmentierung von
    Demonstrationen verwendet werden.

Beispielhafte Karteikarten für Robotik an der Karlsruher Institut für Technologie auf StudySmarter:

Was ist der Unterschied zwischen Batch-Lernen und inkrementellem Lernen bei PdV?

Beispielhafte Karteikarten für Robotik an der Karlsruher Institut für Technologie auf StudySmarter:

Nennen und erläutern Sie die vier Hauptfragestellungen (die vier „W“s) beim Programmieren durch Vormachen (PdV).

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Welche zwei Möglichkeiten gibt es, Aktionen zu verarbeiten?

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Nennen Sie vier verschiedene Techniken zum Aufnehmen von Demonstrationen, bei denen der Mensch die Aktionen selbst ausführt (Sensoren auf dem Lehrer).

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Was ist die Hierachische Aufgabensegmentierung und aus was besteht sie?

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Erkläre die Idee hinter der Aufgabensegmentierung

Beispielhafte Karteikarten für Robotik an der Karlsruher Institut für Technologie auf StudySmarter:

Nenne zwei Arten von Segmentierungen und erkläre diese kurz

Beispielhafte Karteikarten für Robotik an der Karlsruher Institut für Technologie auf StudySmarter:

Was ist der Symbolische Ansatz bei PdV?

Nenne auch einen Vor- & Nachteil.

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Was ist eine Trajektorie?

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Robotik

Was ist die zentrale Idee der in der Vorlesung vorgestellten Methode zur hierarchischen Aufgabensegmentierung menschlicher Demonstrationen?

Welche Prinzipien und Kriterien werden auf den beiden Leveln angewandt?

Segmentierung auf Basis von Bewegungsinformationen sowie semantischen Informationen

  • Level 1: Semantische Segmentierung auf Basis von Objektkontaktrelationen
    • Objektkontaktrelationen zur Repräsentation des Weltzustandes
    • Segmentgrenzen liegen bei Kontaktänderungen des Verhältnisses von Lehrer zu Weltobjekten
    • Beispiel: Greifen oder Loslassen
    • Prinzip: Extraktion der Kontaktrelationsänderung zwischen Handobjekt und ObjektObjekt (Gegenständen im Beobachtungsraum)
    • Kriterium: Objektabstand zur Bestimmung der Relation zweier Objekte
  • Level 2: Bewegungssegmentierung auf Basis von Eigenschaften von Trajektorien (Bewegungsdynamik)
    • Identifikation von Mustern und Änderungen in der Bewegungsdynamik des Lehrers
    • Prinzip: Segmentierung der semantischen Segmente (Level 1) in möglichst unterschiedliche Segmente basierend auf der Charakteristik der beobachteten Bewegung
    • Kriterium: Unterschiedlichkeit definiert durch die Bewegungscharakteristik-Heuristik basierend auf dem Beschleunigungsprofil

Robotik

Nennen Sie vier aus der Vorlesung bekannte Sensortypen, die bei der Roboterprogrammierung eingesetzt werden.

  • Bildgebende Sensoren
  • Magnetfeldbasierte Positionssensoren
  • Datenhandschuhe
  • Datenanzüge

Robotik

Entscheiden Sie für folgende Aussagen, ob diese wahr oder falsch sind. Warum?

  1. Eine symbolische Kodierung nutzt die sequentielle Organisation von vordefinierten Bewegungselementen als Generalisierungsprozess.
  2. Methoden zur Dimensionsreduktion werden eingesetzt, um eine Demonstration
    symbolisch darzustellen.
  3. Eine Bewegungssegmentierung untersucht eine Trajektorie nach Mustern und Änderungen in der Bewegungsart.
  4. Objekt-Kontaktrelationen können zur semantischen Segmentierung von
    Demonstrationen verwendet werden.

  1. richtig
  2. falsch
  3. richtig
  4. richtig

Robotik

Was ist der Unterschied zwischen Batch-Lernen und inkrementellem Lernen bei PdV?

  • Batch-Lernen
    • Alle Demonstrationen müssen als ein zusammenhängender Datensatz vom Lernalgorithmus verarbeitet werden
  • Inkrementelles Lernen
    • Nach jeder Demonstration wird die Repräsentation aktualisiert und erweitert

Robotik

Nennen und erläutern Sie die vier Hauptfragestellungen (die vier „W“s) beim Programmieren durch Vormachen (PdV).

  • Wer soll imitiert werden?
    • Der Roboter muss den Lehrer wählen, von dem er am meisten profitiert
    • Problemvermeidung durch dedizierte Auswahl eines Lehrers
  • Wann soll imitiert werden?
    • Der Roboter muss die Bewegung segmentieren und Start und Ende des demonstrierten Verhaltens ermitteln
    • Der Roboter muss entscheiden, wann und wie oft imitiert werden soll Start und Ende können bei der Demonstration durch den Lehrer explizit gekennzeichnet werden
  • Was soll imitiert werden?
    • Identifikation von interessanten Aspekten der Demonstration (bspw. Trajektorien, Effekte, Ergebnisse)
    • Identifikation von irrelevanten Eigenschaften der Demonstration
    • Unterscheidung der benötigten Informationen abhängig von der Regelungsaufgabe (kontinuierlich oder diskret)
  • Wie soll imitiert werden?
    • Bestimmung des Ausführungsverhaltens
    • Abbildung von wahrgenommenen Handlungen auf eine Sequenz von Roboterbewegungen
    • Korrespondenzproblem: Embodiment und Körpereinschränkungen bestimmen, wie imitiert werden kann

Robotik

Welche zwei Möglichkeiten gibt es, Aktionen zu verarbeiten?

Batch Lernen:

  • Die Aktion wird gelernt, wenn alle Aktionen/Wiederholungen aufgenommen wurden

Inkrementelles Lernen:

  • Die Aktionsrepräsentation wird nach jeder Aktion/Wiederholung gelernt/aktualisiert

Robotik

Nennen Sie vier verschiedene Techniken zum Aufnehmen von Demonstrationen, bei denen der Mensch die Aktionen selbst ausführt (Sensoren auf dem Lehrer).

  • Markerbasierte optisch-passive Bewegungserfassung
  • Markerbasierte optisch-aktive Bewegungserfassung
  • Mechanische Bewegungserfassung
  • Skeleton Tracking
  • Magnetische / akustische Bewegungserfassung
  • Segmentation & Tracking

Robotik

Was ist die Hierachische Aufgabensegmentierung und aus was besteht sie?

Die Hierachrische Aufgabensegmentierung findet unter Berücksichtigung von Bewegung und relevanten Objekten statt.

  • Level 1: Semantische Segmentierung basierend auf Objekt-Kontaktrelationen
  • Level : Bewegungssegmentierung basierend auf Charakteristiken von Trajektorien

Robotik

Erkläre die Idee hinter der Aufgabensegmentierung

  • Objektkontaktrelationen zur Repräsentation des Weltzustandes
  • Objektrelationen ermöglichen die Extraktion von Vorbedingungen und Effekten von Aktionen für symbolische Planer
  • KeyFrames werden bei Änderungen der Kontaktrelation eingefügt
  • Jedes Segment repräsentiert eine Manipulationsaktion

Robotik

Nenne zwei Arten von Segmentierungen und erkläre diese kurz

Bewegungssegmentierung:

  • Untersuchung der Bewegungstrajektorien nach Mustern/Änderungen in der Bewegungsart

Semantische Segmentierung (Aufgabensegmentierung):

  • Beobachtung des Lehrers und der Umgebung
  • Extraktion von semantischen Merkmalen wie Zustände, Objekt-Relationen, Regeln

Robotik

Was ist der Symbolische Ansatz bei PdV?

Nenne auch einen Vor- & Nachteil.

  • Aufgabe wird anhand von Volgen vordefinierter Aktionen segmentiert und repräsentiert, die symbolisch beschrieben sind.
  • Die Repräsentation und die Reproduktion erfolgt mit Methoden des maschinellen Lernen
  • Vorteil:
    • Komplexe Fertigkeiten können effizient über einen interaktiven Prozess gelernt werden
  • Nachteil:
    • Verfahren benötigen viel Vorwissen um die Demos zu segmentieren

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Was ist eine Trajektorie?

  • Methode zur Dimensionsreduktion, die das aufgenommene Signal in einen latenten Bewegungungsraum mit niedrigerer Dimension projiziert
  • Setzt lokale lineare Transformationen oder globale nicht lineare Verfahren ein
  • Repräsentation kann spezifisch zu einer zyklischen bzw. dekreten Bewegung (o. Mischung aus beidem) sein
  • Nachteil: Kann komplexe Fertigkeiten nicht reproduzieren

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