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ESF Nachwuchsforschergruppe Smart Virtual Worker

Aufbaustruktur der Module

Abb.:  Funktionsweise der Middleware dargestellt als abstrakte Kommunikationspfeile zwischen den Modulen (Darstellung: Erweitert von Vera Fink)

Für die Modellierung des „Smart Virtual Workers“ wurde eine Middleware implementiert. Diese bildet die Basis für die Entwicklung der einzelnen Module und steuert dessen Kommunikation untereinander. Die bereitgestellten Schnittstellen der Middleware beinhalten Anfragen bzw. Antworten der Module von der Graphischen Nutzeroberfläche (GUI), der Handlungsselektion, dem Umweltmodul, der Bewegungsgenerierung, der Ergonomie und  dem Emotionsmodell.

Der Informationsaustausch zwischen den einzelnen Modulen, wobei dieses Vorgehen sich zyklisch wiederholt, geht dabei wie folgt von statten. Um eine Hauptverrichtung zu planen wird dabei in Haupt- und Teilhandlungen unterteilt. In der GUI werden zu Beginn vordefinierte Parameter und Aufgaben des Simulationsprozesses vom Planer ausgewählt. Nachdem diese Vordefinition vom Planer abgeschlossen ist, wird die zu planende Verrichtung, zum Beispiel „Trage Kiste von x,y nach a,b“, an die Handlungsselektion gesendet. Diese plant im Folgenden mögliche Szenarien für diese Aufgabe. Hierzu sendet die Handlungsselektion eine geplante Teilhandlung an das Umweltmodul, zum Beispiel „Gehe zu Punkt x,y“. Das Umweltmodul wiederum sendet die aktuelle Anfrage und seinen aktuellen Umweltzustand, welcher aktuellen Zustand des Agenten, Interaktionsobjekte im Fabrikraum, Umweltfaktoren wie Lärm, Licht, Temperatur enthält,  an die Bewegungsgenerierung. Von der Bewegungsgenerierung wird eine passende Bewegung zur Teilhandlung geplant, berechnet und anschließend diese Daten an das Ergonomiemodul verschickt. Das Ergonomiemodul berechnet für Bewegungen und/oder Körperhaltungen einen ergonomischen Faktor, welcher anzeigt, welche körperliche Beanspruchung die Bewegung/Haltung für den simulierten Werker verursacht. Diese Bewertung erhält als nächstes das Emotionsmodul als Eingabe. Dieses berechnet anhand verschiedener Modulabfragen zu beteiligten Objekten (z.B. Größe, Gewicht) oder zum aktuellen Zustand des Agenten (z.B. Umweltfaktoren, Altersfaktoren) eine emotionale Bewertung der geplanten bzw. erhaltenen Verrichtung.

Die Bewertungen von Ergonomie und Emotionsmodell werden zurück an die Handlungsselektion geschickt und zur Optimierung der Aufgabenplanung genutzt. Nach Ausführung einer Teilhandlung bzw. Bewegung wird der aktuelle Zustand der Umwelt aktualisiert und die Handlungsselektion beginnt weitere Teilschritte zu planen, bis die vollständige vom Planer eingegebene Aufgabe bearbeitet wurde und diese simuliert werden kann.

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