Labyrinth 1

Entwicklung von Lernarchitekturen und Experimente im Bereich senso-motorisches Lernen

(Foto: Dieter Klein)
(Foto: Dieter Klein)
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Im "Labyrinth 1"-Projekt wird ein umgebautes BRIO Labyrinth genutzt, um einerseits mit EEG und fMRI-Untersuchungen Gehirnprozesse zu untersuchen, die beim Lernen und Umlernen auftreten und andererseits soll das Spiel durch einen künstlichen Agenten spielbar sein. Zur Zeit ist das Spiel per Hand, direkt über Motoren und per Joystick und Motoren ansteuerbar. Viele Sensoren (Potentiometer, Piezosensoren, Kamera und Anschlagtaster) sind integriert, über die es möglich ist, das Verhalten des Spielers und des künstlichen Agenten aufzuzeichnen und zu vergleichen. Zusätzlich wurde eine physikalische Simulation geschrieben, in der Spiel- und Lernverhalten des künstlichen Agenten simuliert werden kann.

Laufzeit: 15.06.2007 bis 31.12.2007
Zuwendungsempfänger: DFKI GmbH
Anwendungsfelder: Assistenz- und Rehabilitationssysteme
Verwandte Projekte: Labyrinth 2
Einrichtung als Testbed für Lernarchitekturen und EEG/ fMRI- Untersuchungen (01.2008- 01.2009)
Verwandte Robotersysteme: BRIO Labyrinth
Testbed für die Entwicklung von Lernarchitekturen
Verwandte Software: MMLF
Maja Machine Learning Framework

Projektdetails

Ziel des Projektes ist es, in das teilweise umgebaute BRIO Labyrinth Servomotoren zu integrieren und die Videoaufzeichung zu optimieren. Mit Hilfe der Servomotoren wird es möglich sein, die räumliche Lage der Spielfläche in zwei Ebenen zu verändern. Die einzusetzenden Servomotoren wurden getestet und haben sich als geeignet erwiesen. Lediglich ein Belastungstest steht noch aus. Allerdings ist nicht zu erwarten, dass die Servomotoren in unserer Anwendung starken Belastungen ausgesetzt werden. Um eine kontrollierte Ansteuerung der Motoren zu ermöglichen, soll ein Programm zur Ansteuerung der Servomotoren geschrieben werden. Zur Analyse der Bewegung der Spielfläche als auch der Spielkugel im Labyrinth soll neben der Analyse von Potentiometerdaten auch die Auswertung von Bilddaten dienen. Die Videoaufnahme wird in diesem Projekt optimiert, und ein Programm zum Einlesen der Videodaten geschrieben. Nach Beendigung der letzen Integrationsschritte soll das Spiel für EEG- und fMRI-Studien sowie als Plattform zur Implementierung und zum Testen verschiedener Lernarchitekturen oder auch zum Testen evolutionärer Algorithmen eingesetzt werden. Das umgebaute BRIO Spiel versteht sich als Prototyp, der nach erfolgreichen Tests verbessert und dupliziert werden soll.

Derzeitiger Zustand des Spieles:

  • Das Spiel wurde umgebaut und ist annähernd unmagnetisch. Es kann daher auch im Tomographen für fMRI-Studien eingesetzt werden.
  • Zwei hochauflösende Potentiometer zur Messung der Stellung der Achsen sind integriert. Daten können über ein Labviewbasiertes Programm (Author: Jose de Gea) aufgezeichnet und zum Beschreiben des Verhaltens von Versuchspersonen genutzt werden.
  • Eine im Rand des Spieles integrierte LED-Leuchte kann Lichtimpulse abgeben und damit der  Synchronisation der Potentiometer-, Video- und aufgezeichneten fMRI- bzw. EEG-Daten dienen. Die LED-Leuchte wird ebenfalls durch das Labview-Programm angesteuert.
  • Ein Piezo-Sensor wurde integriert, der die Schwingung des Spielbodens beim Fallen der Kugel durch ein Loch wahrnimmt. Registrierte Schwingungen werden über das Labview-Programm aufgezeichnet.
  • Die beiden Drehräder des Spiels wurden durch zwei Räder ersetzt, die einerseits durch Personen bedient werden können, und an die andererseits Motoren gekoppelt werden können.
  • Es wurden Halterungen für DC Motoren angefertigt, welche jedoch schlecht zu handhaben sind und nicht verwendet werden sollen, besonders auch, da auf den Betrieb mit Servomotoren gewechselt wird.

Videos

BRIO Labyrinth: Entwicklung von Lernarchitekturen und Experimenten für sensormotorisches Lernen

Das BRIO Labyrinth Spiel wird als Testbett für neurobiologische Studien zum sensorimotorischen Lernen genutzt.

BRIO Labyrinth: Erlernte Strategie

Simulation der erlernten Strategie beim BRIO Labyrinth.

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zuletzt geändert am 16.10.2018
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