Mobilní a kolektivní robotika

B171 - Zimní 17/18

Mobilní a kolektivní robotika - B3M33MKR

Kredity 6
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2L
Anotace
Předmět se zabývá popisem elementární struktury mobilních robotů a řešením typických úloh umožňujících jejich řízením a především realizací autonomního chování samostatně i ve skupinách. Budou představeny postupy pořizování a zpracování senzorických dat s cílem řešit generickou úlohu autonomní navigace mobilního robotu, jenž zahrnuje postupy pro fúzi dat ze senzorů, metody vytváření strojových modelů prostředí a postupy simultální lokalizace a mapování. Demonstrovány budou též techniky plánování trajektorie robotu Probíraná problematika zahrnuje i řešení úloh pro skupiny mobilních robotů s využitím možností kooperace a koordinace a budou představeny nástroje, jak takové chování realizovat. Na cvičeních jsou implementovány klíčové algoritmy a studovány jejich vlastnosti na reálných datech.
Cíle studia
Cílem předmětu je seznámit posluchače s metodami a postupy návrhu a především zpracování dat v mobilních robotech nezbytné k dosažení jejich autonomie v reáných prostředích. Posluchači budou mít možnost si získané dovednosti ověřit s reálnými roboty.
Osnovy přednášek
1. Taxonomie problému lokalizace. Metody kontinuální lokalizace.
2. Pravděpodobnostní metody lokalizace 1 - Bayesův filtr
3. Pravděpodobnostní metody lokalizace 2 - KF, EKF, částicový filtr
4. Současná lokalizace a mapování (SLAM): EKF, PF, Rao-Blackwell
5. Graph SLAM
6. Senzory pro mobilní robotiku, kinematika mobilního robotu
7. Modely prostředí pro mobilní robotiku(základní přístupy, dekompozice prostoru, grafové a hierarchické reprezentace, mřížky obsazenosti)
8. Modely prostředí a plánovací postupy pro mobilní robotiku (přehled, volba modelu a plánovací metody, hierarchické plánování, konfigurační prostor)
9. Pravděpodobnostní a speciální metody plánování (RRT, potenciálové pole)
10. Plánovani za neurčitosti (MDP, POMDP)
11. Systémy více robotů, aspekty jejich návrhu, kooperace, koordinace, komunikace.
12. Lokalizace v týmech robotů.
13. Zpracování 3D senzorické informace.
14. Aktuální problémy a výzvy v mobilní robotice.
Osnovy cvičení
1. Organizace cvičení, transformace
2. Iterative Closest Point (ICP)
3. Samostatná práce (ICP) a konzultace
4. Samostatná práce (ICP) a konzultace
5. Zadání Kalmanův filtr (KF+EKF)
6. Samostatná práce (KF+EKF) a konzultace
7. Zadání Částicový filtr (ČF)
8. Samostatná práce (ČF) a konzultace
9. Samostatná práce (ČF) a konzultace
10.Samostatná práce (ČF) a konzultace
11. Zadání RRT
12. Samostatná práce (RRT) a konzultace
13. Samostatná práce (RRT) a konzultace
14. Samostatná práce (RRT), udělování zápočtů.
Literatura
R. Siegwart, I.R.Nourbakhsh, D.scaramuzza: Introduction to Autonomous Mobile Robots, MIT press, 2011.
S. Thrun, W.Burgard, D. Fox: Probabilistic Robotics. MIT press, 2005.
S.M.LaValle: Planning Algorithms. Cambridge University Press, 2006.
A. Kelly: Mobile Robotics: Mathematics, Models, and Methods. Cambridge University Press, 2013.
H. Choset, K. M. Lynch, S. Hutchinson, G. A. Kantor, W. Burgard, L. E. Kavraki, S. Thrun: Principles of Robot Motion: Theory, Algorithms, and Implementations (Intelligent Robotics and Autonomous Agents series), MIT Press, 2005.
Požadavky
B3M33ARO/BE3M33ARO (Autonomní robotika)