@phdthesis{Fischbach2017,
  author    = {Fischbach, Martin Walter},
  title     = {Enhancing Software Quality of Multimodal Interactive Systems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-152723},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Multimodal interfaces (MMIs) are a promising human-computer interaction paradigm. They are feasible for a wide rang of environments, yet they are especially suited if interactions are spatially and temporally grounded with an environment in which the user is (physically) situated. Real-time interactive systems (RISs) are technical realizations for situated interaction environments, originating from application areas like virtual reality, mixed reality, human-robot interaction, and computer games. RISs include various dedicated processing-, simulation-, and rendering subsystems which collectively maintain a real-time simulation of a coherent application state. They thus fulfil the complex functional requirements of their application areas. Two contradicting principles determine the architecture of RISs: coupling and cohesion. On the one hand, RIS subsystems commonly use specific data structures for multiple purposes to guarantee performance and rely on close semantic and temporal coupling between each other to maintain consistency. This coupling is exacerbated if the integration of artificial intelligence (AI) methods is necessary, such as for realizing MMIs. On the other hand, software qualities like reusability and modifiability call for a decoupling of subsystems and architectural elements with single well-defined purposes, i.e., high cohesion. Systems predominantly favour performance and consistency over reusability and modifiability to handle this contradiction. They thus accept low maintainability in general and hindered scientific progress in the long-term. This thesis presents six semantics-based techniques that extend the established entity-component system (ECS) pattern and pose a solution to this contradiction without sacrificing maintainability: semantic grounding, a semantic entity-component state, grounded actions, semantic queries, code from semantics, and decoupling by semantics. The extension solves the ECS pattern's runtime type deficit, improves component granularity, facilitates access to entity properties outside a subsystem's component association, incorporates a concept to semantically describe behavior as complement to the state representation, and enables compatibility even between RISs. The presented reference implementation Simulator X validates the feasibility of the six techniques and may be (re)used by other researchers due to its availability under an open-source licence. It includes a repertoire of common multimodal input processing steps that showcase the particular adequacy of the six techniques for such processing. The repertoire adds up to the integrated multimodal processing framework miPro, making Simulator X a RIS platform with explicit MMI support. The six semantics-based techniques as well as the reference implementation are validated by four expert reviews, multiple proof of concept prototypes, and two explorative studies. Informal insights gathered throughout the design and development supplement this assessment in the form of lessons learned meant to aid future development in the area.},
  subject      = {Echtzeitsystem},
  language  = {en}
}
@phdthesis{vonEitzen2024,
  author    = {von Eitzen, Ingo Martin},
  title     = {Faktoren zur Akzeptanz von Virtual Reality Anwendungen},
  doi       = {10.25972/OPUS-34632},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346326},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Immersive Technologien, wie Augmented und Virtual Reality, k{\"o}nnen bestehende Gesch{\"a}ftsmodelle entweder verbessern oder gef{\"a}hrden. Jedoch kann sich das f{\"o}rderliche Potential nur entfalten, wenn die Anwender:innen die Technologien akzeptieren und letztendlich auch nutzen. In dieser Arbeit wird beschrieben, was Akzeptanz ist und welche Einflussgr{\"o}ßen (Faktoren) f{\"u}r die Akzeptanz von Virtual Reality besonders relevant sind. Anschließend ist, basierend auf der diskutierten Fachliteratur, ein neuartiges, holistisches Akzeptanzmodell f{\"u}r Virtual Reality entworfen und mit drei Studien {\"u}berpr{\"u}ft worden. In der ersten Studie wurden 129 Personen gebeten entweder in Augmented oder Virtual Reality ein Schulungsszenario oder ein Mini-Spiel auszuprobieren (2x2-Design). In beiden Anwendungen sollten Flaschen von einem virtuellen Fließband entfernt werden. Im Fokus der Untersuchung stand die Immersion, die N{\"u}tzlichkeit, das empfundene Vergn{\"u}gen (Hedonismus) und die Zufriedenheit. Die Ergebnisse ergaben zum einen, dass sich die Immersion zwischen Augmented und Virtual Reality unterscheidet, und zum anderen, dass das empfundene Vergn{\"u}gen und die N{\"u}tzlichkeit signifikante Pr{\"a}diktoren f{\"u}r die Zufriedenheit darstellen. An der zweiten Studie nahmen 62 Personen teil. Sie wurden gebeten das Schulungsszenario erneut zu absolvieren, wobei dieses mit auditiven Inhalten und animierten Figuren angereicht wurde, sowie {\"u}ber eine etwas bessere Grafikqualit{\"a}t verf{\"u}gte. Die Daten wurden mit den Virtual Reality Szenarien aus der ersten Studie verglichen, um den Einfluss der Pr{\"a}senz auf den Hedonismus zu untersuchen. Obwohl kein relevanter Unterschied zwischen den Gruppen festgestellt wurde, konnte nachgewiesen werden, dass Pr{\"a}senz Hedonismus signifikant vorhersagt. An der dritten Studie beteiligten sich insgesamt 35 Personen. Untersuchungsgegenstand der Studie war die virtuelle Darstellung der eigenen Person in der virtuellen Realit{\"a}t (Verk{\"o}rperung) und dessen Einfluss auf den Hedonismus. Die Versuchspersonen wurden gebeten das Schulungsszenario erneut zu durch-laufen, wobei sie diesmal das Eingabeger{\"a}t (Controller) der Visieranzeige (head-mounted display) zur Steuerung benutzen. In der ersten Studie erfolgte die Bedienung {\"u}ber eine Gestensteuerung. Die Analyse dieser Manipulation offenbarte keinerlei Auswirkungen auf die Verk{\"o}rperung. Allerdings stellte die Verk{\"o}rperung einen signifikanten Pr{\"a}diktor f{\"u}r den Hedonismus dar. Im Anschluss an die Studien ist das Modell mit den Daten aus den Virtual Reality Gruppen der ersten Studie beurteilt worden, wobei es sich weitgehend best{\"a}tigt hat. Abschließend werden die Befunde in Bezug auf die Fachliteratur eingeordnet, m{\"o}gliche Ursachen f{\"u}r die Ergebnisse diskutiert und weitere Forschungsbedarfe aufgezeigt.},
  subject      = {Akzeptanz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sauer2010,
  author    = {Sauer, Markus},
  title     = {Mixed-Reality for Enhanced Robot Teleoperation},
  isbn      = {978-3-923959-67-9},
  doi       = {10.25972/OPUS-4666},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55083},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In den letzten Jahren ist die Forschung in der Robotik soweit fortgeschritten, dass die Mensch-Maschine Schnittstelle zunehmend die kritischste Komponente f{\"u}r eine hohe Gesamtperformanz von Systemen zur Navigation und Koordination von Robotern wird. In dieser Dissertation wird untersucht wie Mixed-Reality Technologien f{\"u}r Nutzerschnittstellen genutzt werden k{\"o}nnen, um diese Gesamtperformanz zu erh{\"o}hen. Hierzu werden Konzepte und Technologien entwickelt, die durch Evaluierung mit Nutzertest ein optimiertes und anwenderbezogenes Design von Mixed-Reality Nutzerschnittstellen erm{\"o}glichen. Er werden somit sowohl die technische Anforderungen als auch die menschlichen Faktoren f{\"u}r ein konsistentes Systemdesign ber{\"u}cksichtigt. Nach einer detaillierten Problemanalyse und der Erstellung eines Systemmodels, das den Menschen als Schl{\"u}sselkomponente mit einbezieht, wird zun{\"a}chst die Anwendung der neuartigen 3D-Time-of-Flight Kamera zur Navigation von Robotern, aber auch f{\"u}r den Einsatz in Mixed-Reality Schnittstellen analysiert und optimiert. Weiterhin wird gezeigt, wie sich der Netzwerkverkehr des Videostroms als wichtigstes Informationselement der meisten Nutzerschnittstellen f{\"u}r die Navigationsaufgabe auf der Netzwerk Applikationsebene in typischen Multi-Roboter Netzwerken mit dynamischen Topologien und Lastsituation optimieren l{\"a}sst. Hierdurch ist es m{\"o}glich in sonst in sonst typischen Ausfallszenarien den Videostrom zu erhalten und die Bildrate zu stabilisieren. Diese fortgeschrittenen Technologien werden dann auch dem entwickelten Konzept der generischen 3D Mixed Reality Schnittselle eingesetzt. Dieses Konzept erm{\"o}glicht eine integrierte 3D Darstellung der verf{\"u}gbaren Information, so dass r{\"a}umliche Beziehungen von Informationen aufrechterhalten werden und somit die Anzahl der mentalen Transformationen beim menschlichen Bediener reduziert wird. Gleichzeitig werden durch diesen Ansatz auch immersive Stereo Anzeigetechnologien unterst{\"u}tzt, welche zus{\"a}tzlich das r{\"a}umliche Verst{\"a}ndnis der entfernten Situation f{\"o}rdern. Die in der Dissertation vorgestellten und evaluierten Ans{\"a}tze nutzen auch die Tatsache, dass sich eine lokale Autonomie von Robotern heute sehr robust realisieren l{\"a}sst. Dies wird zum Beispiel zur Realisierung eines Assistenzsystems mit variabler Autonomie eingesetzt. Hierbei erh{\"a}lt der Fernbediener {\"u}ber eine Kraftr{\"u}ckkopplung kombiniert mit einer integrierten Augmented Reality Schnittstelle, einen Eindruck {\"u}ber die Situation am entfernten Arbeitsbereich, aber auch {\"u}ber die aktuelle Navigationsintention des Roboters. Die durchgef{\"u}hrten Nutzertests belegen die signifikante Steigerung der Navigationsperformanz durch den entwickelten Ansatz. Die robuste lokale Autonomie erm{\"o}glicht auch den in der Dissertation eingef{\"u}hrten Ansatz der pr{\"a}diktiven Mixed-Reality Schnittstelle. Die durch diesen Ansatz entkoppelte Regelschleife {\"u}ber den Menschen erm{\"o}glicht es die Sichtbarkeit von unvermeidbaren Systemverz{\"o}gerungen signifikant zu reduzieren. Zus{\"a}tzlich k{\"o}nnen durch diesen Ansatz beide f{\"u}r die Navigation hilfreichen Blickwinkel in einer 3D-Nutzerschnittstelle kombiniert werden - der exozentrische Blickwinkel und der egozentrische Blickwinkel als Augmented Reality Sicht.},
  subject      = {Mobiler Roboter},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Driewer2008,
  author    = {Driewer, Frauke},
  title     = {Teleoperation Interfaces in Human-Robot Teams},
  isbn      = {978-3-923959-57-0},
  doi       = {10.25972/OPUS-2955},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36351},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Verbesserung von Mensch-Roboter Interaktion in Mensch-Roboter Teams f{\"u}r Teleoperation Szenarien, wie z.B. robotergest{\"u}tzte Feuerwehreins{\"a}tze. Hierbei wird ein Konzept und eine Architektur f{\"u}r ein System zur Unterst{\"u}tzung von Teleoperation von Mensch-Roboter Teams vorgestellt. Die Anforderungen an Informationsaustausch und -verarbeitung, insbesondere f{\"u}r die Anwendung Rettungseinsatz, werden ausgearbeitet. Weiterhin wird das Design der Benutzerschnittstellen f{\"u}r Mensch-Roboter Teams dargestellt und Prinzipien f{\"u}r Teleoperation-Systeme und Benutzerschnittstellen erarbeitet. Alle Studien und Ans{\"a}tze werden in einem Prototypen-System implementiert und in verschiedenen Benutzertests abgesichert. Erweiterungsm{\"o}glichkeiten zum Einbinden von 3D Sensordaten und die Darstellung auf Stereovisualisierungssystemen werden gezeigt.},
  subject      = {Robotik},
  language  = {en}
}