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Multimodal Training of Maintenance and Assembly Skills Based on Augmented Reality

Webel, Sabine :
Multimodal Training of Maintenance and Assembly Skills Based on Augmented Reality.
TU Darmstadt / Informatik / Graphisch-Interaktive Systeme
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Multimodal Training of Maintenance and Assembly Skills Based on Augmented Reality
Language: English
Abstract:

The main goal of this work is to provide an efficient multimodal training platform for improving technicians’ maintenance and assembly skills in order to accelerate their acquisition process of new maintenance and assembly tasks. A concept for multimodal Augmented Reality based training of maintenance skills has been developed which fulfils the requirements of efficient training. The work presents results of interdisciplinary research based on the fusion of cognitive science and computer science in the field of maintenance and assembly training. To overcome limitations of existing approaches, the work addresses the combined training of both sensorimotor and cognitive skills by exploiting the potential of Augmented Reality technologies and multimodal interfaces. Novel concepts and techniques for visual augmentation have been developed in order to improve the visual feedback for the user and to cope with problems caused by tracking inaccuracies. This work also provides key elements (guidelines) of maintenance skill training, called Accelerators, which can be transferred to any procedural training task. It is shown how such a multimodal Augmented Reality environment providing on-the-job training can be implemented based on a standard for real-time 3D communication (X3D ISO standard). In the focus of this work is the presentation component of the training system, that is, the multimodal presentation of feedback to the trainee, whereby amount and type of feedback can depend on captured input data. The developed concept includes the possibility to easily adapt the training system to different training conditions in order to support various phases of a training program and trainees at various skill levels. Furthermore, the system is able to reuse existing reliable training material. In addition, the generation of new training task scenarios is simplified in comparison to existing training systems.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Diese Arbeit stellt ein neues Konzept für die Gestaltung von effizientem Training von Wartungs- und Montageprozessen unter Verwendung von Augmented Reality-Technologien vor, das sowohl Visualisierungsparadigmen zum Präsentieren von Instruktionen und Informationen in multimodalen Augmented Reality-Trainingsumgebungen, als auch ein Designkonzept für die Entwicklung einer multimodalen Trainingsplattform zur Umsetzung des Trainings beinhaltet. Es wird ein neues Konzept zur Visualisierung von ortsabhängigen Informationen in Augmented Reality-Umgebungen eingeführt, welches Probleme bestehender Systeme behebt und die Anwendbarkeit von Augmented Reality in industriellen Umgebungen steigert. In diesem Konzept wird die zum Annotieren von Dokumenten typische Zeiger-Inhalt Metapher in Augmented Reality-Umgebungen übertragen. Als Ergebnis werden Adaptive Visual Aids (AVAs) definiert, die aus einem trackingabhängigen Zeigerobjekt und einem trackingunabhängigen Inhaltsobjekt bestehen. Informationsgehalt und Art der Information von Zeiger- und Inhaltsobjekt sind regulierbar. Auf diese Weise kann die Stärke der Führung des Benutzers, die durch überlagerte 3D-Objekte in Augmented Reality bereitgestellt wird, einfach gesteuert werden. AVAs können auch benutzt werden, um traditionelle Augmented Reality-Einblendungen, die sehr unter Trackingungenauigkeiten leiden, zu ersetzen. Außerdem können vorhandene Trainingsmaterialen, wie z.B. Bilder, Videos oder Beschreibungen in Form von Text, im Inhaltsobjekt einer AVA eingebunden werden, wodurch der Erstellungsprozess der Inhalte von Augmented Reality-Anwendungen im Allgemeinen und von AR-basierten Trainingsanwendungen im Speziellen wesentlich beschleunigt werden kann. Das Designkonzept der multimodalen Trainingsplattform, das in dieser Arbeit vorgestellt wird, ist nicht spezifisch für das Training von Wartungs- und Montagefähigkeiten entwickelt, sondern stellt vielmehr ein generelles Designkonzept für multimodale Trainingsplattformen dar. Dieses Konzept berücksichtigt auch die Möglichkeit, Trainingsprotokolle durch Experten zu trainieren, um zum Beispiel die Modellierung des entsprechenden Arbeitsflusses des Trainingsszenarios zu optimieren. Des Weiteren wird gezeigt, wie das entwickelte Plattformkonzept auf Basis des X3D ISO Standards implementiert werden kann.German
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
computer graphics, augmented reality, training, maintenance/assemblyEnglish
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Divisions: Fachbereich Informatik > Graphisch-Interaktive Systeme
Date Deposited: 11 Jan 2012 10:04
Last Modified: 07 Dec 2012 12:04
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-28589
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Fellner, Prof. Dr. Dieter W. and Hirzinger, Prof. Dr.- Gerhard
Refereed: 7 December 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2858
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