Ein Framework zur Entwicklung elektronischer Mobilitätshilfen
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik | |
| dc.contributor.referee | Draude, Claudia (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Bienhaus, Diethelm (Prof. Dr.-Ing.) | |
| dc.date.accessioned | 2024-09-30T09:40:29Z | |
| dc.date.available | 2024-09-30T09:40:29Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-2024072110554 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/16065 | |
| dc.language.iso | ger | |
| dc.rights | Attribution-NoDerivatives 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ | * |
| dc.subject | ETA | ger |
| dc.subject | Electronic Travel Aid | eng |
| dc.subject | Mobility Aid | eng |
| dc.subject | Blindenassistenz | eng |
| dc.subject | Simulation | eng |
| dc.subject | Navigation | eng |
| dc.subject.ddc | 600 | |
| dc.subject.swd | Mobilität | ger |
| dc.subject.swd | Sehbehinderung | ger |
| dc.subject.swd | Assistenzsystem | ger |
| dc.title | Ein Framework zur Entwicklung elektronischer Mobilitätshilfen | ger |
| dc.type | Dissertation | |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.abstract | Blinde oder sehbehinderte Menschen haben oft Schwierigkeiten, sich in ihrer Umgebung zurechtzufinden. Electronic Travel Aids (ETAs) sollen hier Abhilfe schaffen. Diese Hilfsmittel nutzen meist Ultraschallsensoren oder Kamerabilder zur Umgebungswahrnehmung und setzen auf akustische Signale oder Vibrationen zur Kommunikation mit den Nutzenden. Allerdings sind ETAs oft nicht individuell anpassbar und werden selten unter Einbeziehung der Zielgruppe entwickelt, was ihre praktische Nützlichkeit einschränkt. Zudem erfolgt die Bewertung dieser Geräte nach unterschiedlichen Kriterien, was Vergleiche erschwert. Die Probleme, bei denen ETAs unterstützen, ähneln solchen, wie sie auch in der mobilen Robotik bewältigt werden müssen, insbesondere bei Aufgaben der Orientierung, Hinderniswahrnehmung und Navigation. Bei ETAs kommt jedoch ein Vermittlungskanal hinzu, der die Informationen an blinde Nutzer überträgt. Daher liegt es nahe, Entwicklungen aus der Robotik für ETAs zu adaptieren und zu erweitern. Diese Arbeit untersucht, wie Erkenntnisse aus der Robotik und verteilten Systemen zur Entwicklung und Evaluation von ETAs beitragen können. Dazu wird das Framework für Electronic Travel Aids (FETA) vorgestellt. FETA bietet wiederverwendbare Komponenten, die individuell kombiniert werden können, und nutzt etablierte Technologien. Es ermöglicht einfache Simulationen und Evaluationen in einer simulierten Umgebung. Für die Vernetzung der Komponenten wird die Modellierungssprache FETA-ML eingeführt. Ein Komponentenmodell für ETAs wird entwickelt, das Schnittstellen zu Darstellung, Sensoren, Eingaben und zusätzlichen Informationsquellen umfasst. Anders als in der mobilen Robotik, wo ein Umgebungsmodell nur für den Roboter selbst relevant ist, muss ein ETA dieses Modell an den Nutzer übertragen. Deshalb wird eine generische Schnittstelle für Darstellungskomponenten hergeleitet. Zur Umsetzung von FETA werden das Robot Operating System 2 (ROS 2) und das Simulationswerkzeug CARLA genutzt. ROS 2 ist ein Framework für die verteilte Entwicklung von Robotern, während CARLA als Simulationswerkzeug aus dem autonomen Fahren stammt und ETA-Tests in Verkehrs-Szenarien ermöglicht. FETA-ML wird eingeführt, um den Entwicklungsaufwand zu reduzieren. Das Framework wird in drei Projekten evaluiert, die Wiederverwendbarkeit von Komponenten, Austausch einzelner Bestandteile, Evaluation in simulierten Umgebungen und Übertragung in die Realität abdecken. Dabei werden Wissen und Produkte aus Robotik und virtuellen Realitäten genutzt. Die Ergebnisse zeigen, dass FETA den Entwicklungs- und Evaluationsaufwand reduziert. Es werden auch Kritikpunkte aufgedeck und anhand eines Projekts eingehend diskutiert. | ger |
| dcterms.abstract | Blind or visually impaired people often have difficulty navigating their surroundings. Electronic Travel Aids (ETAs) are designed to help in this regard. These aids typically use ultrasonic sensors or camera images for environmental perception and rely on acoustic signals or vibrations for communication with users. However, ETAs are often not individually customizable and are rarely developed with input from the target group, limiting their practical usefulness. Additionally, the evaluation of these devices varies, making comparisons difficult. The problems that ETAs are designed to assist with are similar to those encountered in mobile robotics, particularly in tasks such as orientation, obstacle detection, and navigation. However, ETAs also require a transmission channel to convey information to blind users. Therefore, it makes sense to adapt and extend developments from robotics for ETAs. This study explores how insights from robotics and distributed systems can aid in the development and evaluation of ETAs. The Framework for Electronic Travel Aids (FETA) is introduced to address this. FETA offers reusable components that can be individually combined and uses established technologies. It facilitates easy simulations and evaluations in a simulated environment. To connect the components, the modeling language FETA-ML is introduced. A component model for ETAs is developed, encompassing interfaces for presentation, sensors, inputs, and additional information sources. Unlike mobile robotics, where an environmental model is only relevant to the robot itself, an ETA must transfer this model to the user. Hence, a generic interface for presentation components is derived. To implement FETA, the Robot Operating System 2 (ROS 2) and the simulation tool CARLA are used. ROS 2 is a framework for the development of robots, while CARLA is a simulation tool from autonomous driving, enabling ETA tests in virtual traffic scenarios. FETA-ML is introduced to reduce development effort. The framework is evaluated in three projects, covering component reusability, exchange of individual components, evaluation in simulated environments, and transfer to real-world applications. Knowledge and products from robotics and virtual realities are utilized. The results show that FETA reduces development and evaluation effort. Criticisms are also identified and discussed in depth through a specific project example. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Zabiensky, Florian von | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-07-02 | |
| dcterms.extent | xvi, 226 Seiten | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |