2015 |
Dietrich, André; Zug, Sebastian; Kaiser, Jörg SelectScript: A Query Language for Robotic World Models and Simulations (Inproceeding) Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Seattle, Washington, 2015. (Abstract | Links | BibTeX | Tags: Environement Representation, Programming Abstractions, Robotic) @inproceedings{dietrich2015icra,
title = {SelectScript: A Query Language for Robotic World Models and Simulations}, author = {André Dietrich and Sebastian Zug and Jörg Kaiser}, url = {http://eos.cs.ovgu.de/wp-content/uploads/2015/06/SelectScript-A-Query-Language-for-Robotic-World-Models-and-Simulations.pdf http://eos.cs.ovgu.de/wp-content/uploads/2015/06/ICRA2015-presentation-slides.pdf}, year = {2015}, date = {2015-05-26}, booktitle = {Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)}, publisher = {Seattle, Washington}, abstract = {We introduce a new declarative language called SelectScript. As its name suggests, it is a scripting language inspired primarily by SQL and its relational algebra. It is intended to be used for complex queries on different kinds of world models. Scripts can be dynamically generated and executed, or embedded into the code of foreign programming languages. A first interpreter was therefore developed for Python. Adapting the ideas of language-oriented programming, which enables developers to create their own domain-specific language, we developed a language stub that can be easily adapted and extended to comply with any (discrete) robotic world model or robotic simulator. We will further show how simple SELECT-statements can be used to extract any kind of valuable information in various return formats, thereby going beyond traditional SQL capabilities.}, keywords = {Environement Representation, Programming Abstractions, Robotic} } We introduce a new declarative language called SelectScript. As its name suggests, it is a scripting language inspired primarily by SQL and its relational algebra. It is intended to be used for complex queries on different kinds of world models. Scripts can be dynamically generated and executed, or embedded into the code of foreign programming languages. A first interpreter was therefore developed for Python. Adapting the ideas of language-oriented programming, which enables developers to create their own domain-specific language, we developed a language stub that can be easily adapted and extended to comply with any (discrete) robotic world model or robotic simulator. We will further show how simple SELECT-statements can be used to extract any kind of valuable information in various return formats, thereby going beyond traditional SQL capabilities.
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2012 |
Zug, Sebastian Architektur für verteilte, fehlertolerante Sensor-Aktor-Systeme (PhD Thesis) Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, 2012. (Abstract | Links | BibTeX | Tags: Distributed Systems, Fault-Tolerance, Framework, Programming Abstraction, Programming Abstractions, Sensor Systems, Sensor-Aktor-Systems, Smart Sensors) @phdthesis{DissZug,
title = {Architektur für verteilte, fehlertolerante Sensor-Aktor-Systeme}, author = {Sebastian Zug}, url = {http://edoc2.bibliothek.uni-halle.de/hs/content/titleinfo/20249}, year = {2012}, date = {2012-02-28}, institution = {Arbeitsgruppe "Eingebettete Systeme und Betriebssysteme" am Institut für "Verteilte Systeme"}, school = {Otto-von-Guericke Universität Magdeburg}, abstract = {Sensor-Aktor-Systeme bestehen in heutigen Anwendungen zumeist aus einer fest gefügten Hardwarestruktur: Die zur Designzeit definierte Anzahl von Sensoren liefert eine Abbildung der Umgebung, die von einem (Mikro-)Controller analysiert wird, um ausgehend vom Resultat dieser Verarbeitung einen oder mehrere Aktoren anzusteuern. In Anbetracht der wachsenden Zahl von eingebetteten Informationsquellen und Sensornetzen (Bewegungsmelder, Überwachungskameras, automatische Türen, andere mobile Systeme usw.) sollte die Wahrnehmung auf deren Messdaten ausgeweitet werden. Ausgehend davon untersucht diese Arbeit die Voraussetzungen einer adaptiven Konfiguration, die einen flexiblen Datenaustausch sicherstellt. Mit der Ausnutzung aller relevanten Informationen lassen sich für die Präzision und Sicherheit erhebliche Gewinne erzielen. Für einen solchen nahtlosen Datenaustausch ergibt sich eine Reihe von Anforderungen. Zunächst bedarf es einer abstrakten Beschreibung der Sensoren und ihrer Messungen, die alle für die Verarbeitung entscheidenden Informationen bereitstellt. Dies können Angaben über die Sensorkeule, die physikalische Einheit, die Position des Sensors usw. sein. Bestehende Ansätze zur (Selbst-)Beschreibung decken den Umfang der für die adaptive Verarbeitung notwendigen Informationen nicht ab, sodass eine Erweiterung dieser Konzepte nötig ist. Weiterhin wird ein Bewertungsschema für die Validierung der Messdaten vorgeschlagen, da die Güte der Ausgaben eines Sensors ausgehend vom Wirkprinzip, den Fehlerquellen und den nachgeordneten Detektionsmechanismen stark schwanken kann. Es kombiniert eine statische Validitätsaussage über den einzelnen Sensorknoten mit einer dynamischen Bewertung des einzelnen Datensatzes, wobei diese Aussage das Ergebnis der Fehlerdetektion widerspiegelt. Mit diesem mehrschichtigen Ansatz lassen sich unterschiedlichste Messwerte während der Verarbeitung objektiv beurteilen. Nicht alle verfügbaren Informationen sind im Sinne einer Aufgabenstellung relevant, das heißt, sie sind möglicherweise zu alt, unpräzise, invalide oder betreffen einen Überwachungsbereich außerhalb des Fokus der Aufgabe. Entsprechend wurde eine Selektionsstrategie konzipiert, die der eigentlichen Verarbeitung vorangestellt ist und die Datenerfassung koordiniert. Im Weiteren diskutiert die Arbeit Fragen der adaptiven Fusion, die von einer veränderlichen Zahl von relevanten Sensoren und Datensätzen ausgeht. Die genannten Konzepte werden in einer generischen Architektur integriert, die deren Integration bei der die Programmierung von Sensor-Aktor-Netzen sicherstellt. In drei Testszenarien werden sowohl die Ansätze dieser Arbeit als auch die für verschiedene domänenspezifische Sprachen entwickelten Frameworks evaluiert.}, Sensor-Aktor-Systeme bestehen in heutigen Anwendungen zumeist aus einer fest gefügten Hardwarestruktur: Die zur Designzeit definierte Anzahl von Sensoren liefert eine Abbildung der Umgebung, die von einem (Mikro-)Controller analysiert wird, um ausgehend vom Resultat dieser Verarbeitung einen oder mehrere Aktoren anzusteuern. In Anbetracht der wachsenden Zahl von eingebetteten Informationsquellen und Sensornetzen (Bewegungsmelder, Überwachungskameras, automatische Türen, andere mobile Systeme usw.) sollte die Wahrnehmung auf deren Messdaten ausgeweitet werden. Ausgehend davon untersucht diese Arbeit die Voraussetzungen einer adaptiven Konfiguration, die einen flexiblen Datenaustausch sicherstellt. Mit der Ausnutzung aller relevanten Informationen lassen sich für die Präzision und Sicherheit erhebliche Gewinne erzielen.
Für einen solchen nahtlosen Datenaustausch ergibt sich eine Reihe von Anforderungen. Zunächst bedarf es einer abstrakten Beschreibung der Sensoren und ihrer Messungen, die alle für die Verarbeitung entscheidenden Informationen bereitstellt. Dies können Angaben über die Sensorkeule, die physikalische Einheit, die Position des Sensors usw. sein. Bestehende Ansätze zur (Selbst-)Beschreibung decken den Umfang der für die adaptive Verarbeitung notwendigen Informationen nicht ab, sodass eine Erweiterung dieser Konzepte nötig ist. Weiterhin wird ein Bewertungsschema für die Validierung der Messdaten vorgeschlagen, da die Güte der Ausgaben eines Sensors ausgehend vom Wirkprinzip, den Fehlerquellen und den nachgeordneten Detektionsmechanismen stark schwanken kann. Es kombiniert eine statische Validitätsaussage über den einzelnen Sensorknoten mit einer dynamischen Bewertung des einzelnen Datensatzes, wobei diese Aussage das Ergebnis der Fehlerdetektion widerspiegelt. Mit diesem mehrschichtigen Ansatz lassen sich unterschiedlichste Messwerte während der Verarbeitung objektiv beurteilen. Nicht alle verfügbaren Informationen sind im Sinne einer Aufgabenstellung relevant, das heißt, sie sind möglicherweise zu alt, unpräzise, invalide oder betreffen einen Überwachungsbereich außerhalb des Fokus der Aufgabe. Entsprechend wurde eine Selektionsstrategie konzipiert, die der eigentlichen Verarbeitung vorangestellt ist und die Datenerfassung koordiniert. Im Weiteren diskutiert die Arbeit Fragen der adaptiven Fusion, die von einer veränderlichen Zahl von relevanten Sensoren und Datensätzen ausgeht. Die genannten Konzepte werden in einer generischen Architektur integriert, die deren Integration bei der die Programmierung von Sensor-Aktor-Netzen sicherstellt. In drei Testszenarien werden sowohl die Ansätze dieser Arbeit als auch die für verschiedene domänenspezifische Sprachen entwickelten Frameworks evaluiert. |
Brade, Tino; Zug, Sebastian; Kaiser, J"org SardaS – Simulink Framework für die Entwicklung von intelligenten Sensoren (Inproceeding) 13. Forschungskolloquium am Fraunhofer IFF, Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung (IFF), 2012. (BibTeX | Tags: Middleware, Programming Abstractions, Sensor Systems, Simulink, Smart Sensors) @inproceedings{IFF2012,
title = {SardaS – Simulink Framework für die Entwicklung von intelligenten Sensoren}, author = {Tino Brade and Sebastian Zug and J”org Kaiser}, year = {2012}, date = {2012-01-01}, booktitle = {13. Forschungskolloquium am Fraunhofer IFF}, publisher = {Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung (IFF)}, keywords = {Middleware, Programming Abstractions, Sensor Systems, Simulink, Smart Sensors} } |
2011 |
Dietrich, André; Zug, Sebastian; Kaiser, Jörg Model based Decoupling of Perception and Processing (Inproceeding) ERCIM/EWICS/Cyberphysical Systems Workshop, Resilient Systems, Robotics, Systems-of-Systems Challenges in Design, Validation & Verification and Certification, Naples, Italy, 2011. (BibTeX | Tags: Fault-Tolerance, Programming Abstractions) @inproceedings{EOS-2011.000-DZK,
title = {Model based Decoupling of Perception and Processing}, author = {André Dietrich and Sebastian Zug and Jörg Kaiser}, year = {2011}, date = {2011-09-01}, booktitle = {ERCIM/EWICS/Cyberphysical Systems Workshop, Resilient Systems, Robotics, Systems-of-Systems Challenges in Design, Validation & Verification and Certification}, address = {Naples, Italy}, keywords = {Fault-Tolerance, Programming Abstractions} } |
2010 |
Zug, Sebastian; Schulze, Michael; Dietrich, André; Kaiser, Jörg Programming abstractions and middleware for building control systems as networks of smart sensors and actuators (Inproceeding) Proceedings of Emerging Technologies in Factory Automation (ETFA ’10), Bilbao, Spain, 2010, ISSN: 978-1-4244-6849. (Abstract | BibTeX | Tags: Control System, Middleware, Programming Abstractions, Smart Sensors) @inproceedings{EOS-2010.001-ZSDK,
title = {Programming abstractions and middleware for building control systems as networks of smart sensors and actuators}, author = {Sebastian Zug and Michael Schulze and André Dietrich and Jörg Kaiser}, issn = {978-1-4244-6849}, year = {2010}, date = {2010-09-13}, booktitle = {Proceedings of Emerging Technologies in Factory Automation (ETFA ’10)}, address = {Bilbao, Spain}, abstract = {Developing complex sensor/actuator systems, like robot applications, is challenged by a multitude of different hardware platforms, networks, programming languages, data formats, etc. In this paper, we present our architecture that copes with this heterogeneity and allows for a flexible composition of smart sensors and actuators. The main focus lies on a two layered approach combining the communication middleware FAMOUSO and the programming abstraction MOSAIC. FAMOUSO enables the information exchange between networked systems, hides the high degree of heterogeneity on hardware and network level, and is usable from different programming environments. MOSAIC uses FAMOUSO and provides a generic access to the exchanged information. Furthermore, it offers a way to abstract from different sensor and actuator hardware and provides a framework for application development with predefined components, enabling comprehensive fault detection. The paper concludes with a case study that shows how the middleware and programming abstractions are used to build a distributed modular system for a robot manipulator.}, keywords = {Control System, Middleware, Programming Abstractions, Smart Sensors} } Developing complex sensor/actuator systems, like robot applications, is challenged by a multitude of different hardware platforms, networks, programming languages, data formats, etc. In this paper, we present our architecture that copes with this heterogeneity and allows for a flexible composition of smart sensors and actuators. The main focus lies on a two layered approach combining the communication middleware FAMOUSO and the programming abstraction MOSAIC. FAMOUSO enables the information exchange between networked systems, hides the high degree of heterogeneity on hardware and network level, and is usable from different programming environments. MOSAIC uses FAMOUSO and provides a generic access to the exchanged information. Furthermore, it offers a way to abstract from different sensor and actuator hardware and provides a framework for application development with predefined components, enabling comprehensive fault detection. The paper concludes with a case study that shows how the middleware and programming abstractions are used to build a distributed modular system for a robot manipulator.
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