Die Wissenschaft

Die wissenschaftlichen Grundlagen unseres Projektes

Unser Ziel ist es, effektive und benutzerfreundliche Lernhilfsmittel anzubieten. Dazu setzen wir Wissenschaftliche Methoden ein und, soweit möglich, fällen wir Designentscheidungen basierend auf empirischen Studien. Wir profitieren von der Open-Source-Philosophie für eine enge Integration von Forschung, Entwicklung, Implementierung und Evaluation. Im Vergleich zu einem traditionellen spezifischen Technologie-Transfer in einem Closed-Source-Produkt, bietet unser Ansatz ein billigeres und besseres Produkt zu einem niedrigeren Preis, und setzt so die öffentlichen Mittel optimal ein. Die Forschung in unserem Projekt bezieht sich auf zwei Gebiete: Pädagogik und Technologie.

Pädagogische Forschung

Innerhalb der Pädagogischen Forschung verfolgend wir zwei Forschungsgebiete:

  • Unser Ziel ist es zu verstehen, wie man mobile Roboter optimal nutzen kann um die MINT-Fächer zu lehren und Computational Thinking im Allgemeinen [1, 2, 13, 19], und Kerninformatikkonzepte im Besonderen [3, 8, 12]. Unser Ziel ist es, die Ausbildung im frühen Entwicklungsstadium zu verbessern. Neben der empirischen Validierung des Lernen, untersucht dieser Forschungszweig auch Aspekte des "Interaction-Designs" [4, 9, 7].
  • Wir zielen darauf ab, zu verstehen, wie Roboter als Lernwerkzeuge von Kindern und Lehrern wahr genommen und akzeptiert werden [6, 11, 13], um sicherzustellen, dass unsere Forschungsarbeit zu aktuellen, praktischen Beiträgen führt.

Technologische Forschung

Auf der technologischen Seite wurde unser Projekt für Aseba entwickelt, einer Software, die es Anfängern erlaubt, Roboter einfach aber effizient zu programmieren. Unsere Arbeit für Aseba wurde in verschiedenen Bereichen durchgeführt:

  • Im Bereich "Multi-Microkontroller-Roboter" haben wir die Vorteile untersucht, die periphere Mikrokontroller haben bei modularer Hardware, tiefer Latenz zwischen Wahrnehmung und Reaktion, und dem ökonomischen Einsatz des internen Kommunikationskanals von Robotern [14, 16, 15]. Wir haben untersucht, wie man das benutzerfreundlich tun kann und wie man höhere Programmiersprachen integriert [17] unter Verwendung von bestehenden Entwicklungs-Frameworks für Roboter, wie etwa ROS.
  • Im Bereich der kollektiven Robotik haben wir gezeigt, wie man den Entwicklungsprozess rationalisieren kann, wenn man sofortige Änderungen der Programme und paralleles Debugging aller Roboter erlaubt [18]. Dies haben wir wireless, transparent und kostengünstig aufgezeigt [10].
Bibliography
1. A review: Can robots reshape K-12 STEM education?. Ehsan Karim, Séverin Lemaignan and Francesco Mondada. In 2015 IEEE International Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO 2015), Lyon, France, July 2015.
2. IniRobot : a pedagogical kit to initiate children to concepts of robotics and computer science. Dider Roy, Pierre-Yves Oudeyer, Stéphane Magnenat, Fanny Riedo, Gordana Gerber, Morgane Chevalier, Francesco Mondada. In 6th International Conference on Robotics in Education (RiE), Yverdon les Bains, Switzerland, May 20-22, 2015.
3. Enhancing Robot Programming With Visual Feedback and Augmented Reality. Stéphane Magnenat, Morderchai Ben-Ari, Severin Klinger, and Robert W. Sumner. In 20th Annual Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education (ITiCSE), ACM Press, pages 153–158, Vilnius, July 6-8, 2015, DOI: 10.1145/2729094.2742585. Additional material.
4. Thymio: a holistic approach to designing accessible educational robots. Fanny Riedo, Francesco Mondada and Pierre Dillenbourg (Dirs.). EPFL Thesis, n° 6557, 2015.
5. Can robots in classroom attract more women to Engineering? G. Venture, IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 21, no. 4, pages 130–131, 2014, 10.1109/MRA.2014.2360623.
6. A sociological contribution to understanding the use of robots in schools: the Thymio robot. Sabine Kradolfer, Simon Dubois, Fanny Riedo, Francesco Mondada and Farinaz Fassa. In Fifth International Conference on Social Robotics, Springer, Lecture Notes in Computer Science 8755, pages 217–228, Sydney, October 27–29, 2014, 10.1007/978-3-319-11973-1_22.
7. Visual Programming Language for Thymio II Robot. Jiwon Shin, Roland Siegwart, and Stéphane Magnenat. In Interaction Design and Children (IDC), Aarhus, Denmark, June 17–20, 2014. Additional material.
8. Teaching a Core CS Concept through Robotics. Stéphane Magnenat, Jiwon Shin, Fanny Riedo, Roland Siegwart, and Morderchai Ben-Ari. In 19th Annual Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education (ITiCSE), ACM Press, pages 315–320, Uppsala, Sweden, June 23–25, 2014, DOI: 10.1145/2591708.2591714.
9. Thymio II, a Robot That Grows Wiser with Children. Fanny Riedo, Morgane Chevalier, Stéphane Magnenat, and Francesco Mondada. In IEEE Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO), IEEE Press, pages 187–193, Tokyo, Japan, November 7–9, 2013, DOI: 10.1109/ARSO.2013.6705527.
10. Seamless Multi-Robot Programming for the People: ASEBA and the Wireless Thymio II Robot. Philippe Rétornaz, Fanny Riedo, Stéphane Magnenat, Florian Vaussard, Michael Bonani, and Francesco Mondada. In IEEE International Conference on Information and Automation (ICIA), IEEE Press, pages 337–343, Yinchuan, China, August 26–28, 2013, DOI: 10.1109/ICInfA.2013.6720320.
11. Involving and training public school teachers in using robotics for education. Fanny Riedo, Mariza Freire, Michael Bonani, Francesco Mondada. In IEEE International Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO), IEEE Press, pages 19–23, Munich, Germany, May 21–23, 2012, DOI: 10.1109/ARSO.2012.6213392.
12. A Programming Workshop using the Robot "Thymio II": The Effect on the Understanding by Children. Stéphane Magnenat, Fanny Riedo, Michael Bonani, and Francesco Mondada. In IEEE International Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO), IEEE Press, pages 24–29, Munich, Germany, May 21–23, 2012, DOI: 10.1109/ARSO.2012.6213393.
13. A two years informal learning experience using the Thymio robot. Fanny Riedo, Philippe Rétornaz, Luc Bergeron, Nathalie Nyffeler and Francesco Mondada. In 6th International Symposium on Autonomous Minirobots for Research and Edutainment, pages 37–48, Bielefeld, Germany, May 23–25, 2011, DOI: 10.1007/978-3-642-27482-4_7.
14. ASEBA: A Modular Architecture for Event-Based Control of Complex Robots. Stéphane Magnenat, Philippe Rétornaz, Michael Bonani, Valentin Longchamp, and Francesco Mondada. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 16, issue 2, pages 321–329, April, 2011, DOI: 10.1109/TMECH.2010.2042722.
15. The MarXbot, a Miniature Mobile Robot Opening new Perspectives for the Collective-robotic Research. Michael Bonani, Valentin Longchamp, Stéphane Magnenat, Philippe Rétornaz, Daniel Burnier, Gilles Roulet, Florian Vaussard, Hannes Bleuler, and Francesco Mondada. In IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), IEEE Press, pages 4187–4193, Taipei, Taiwan, October 18–22, 2010, DOI: 10.1109/IROS.2010.5649153.
16. The Hand-bot, a Robot Design for Simultaneous Climbing and Manipulation. Michael Bonani, Stéphane Magnenat, Philippe Rétornaz, Francesco Mondada. In Proceedings of the Second International Conference on Intelligent Robotics and Applications (ICIRA), Lecture Notes in Computer Science Volume 5928, Springer Verlag, pages 11–22, Singapore, December 16–18, 2009, DOI: 10.1007/978-3-642-10817-4_2.
17. Aseba Meets D-Bus: From the Depths of a Low-Level Event-Based Architecture into the Middleware Realm. Stéphane Magnenat and Francesco Mondada. In IEEE TC-Soft Workshop on Event-based Systems in Robotics (EBS-RO), St. Louis, MO, USA, October 15, 2009.
18. Scripting the swarm: event-based control of microcontroller-based robots. Stéphane Magnenat, Philippe Rétornaz, Basilio Noris, and Francesco Mondada. In International Conference on Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR), Workshop Proceedings, ISBN: 978-88-95872-01-8, Venice, Italy, November 3–7, 2008.
19. Aseba-Challenge: An Open-Source Multiplayer Introduction to Mobile Robots Programming. Stéphane Magnenat, Basilio Noris, and Francesco Mondada. In Second International Conference on Fun and Games, Lecture Notes in Computer Science Volume 5294, Springer Verlag, pages 65–74, Eindhoven, The Netherland, October 20–21, 2008, DOI: 10.1007/978-3-540-88322-7.
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