Non ci sono precedenze obbligatorie. Il corso assume che si disponga delle conoscenze di base di informatica.
Gli obiettivi formativi prevedono di comprendere le funzionalità di controllo di robot manipolatori industriali e di robot mobili autonomi (percezione, controllo, pianificazione, manipolazione, navigazione) e di apprendere le tecniche di progettazione del sistema software di controllo per robot autonomi. Al termine del corso lo studente sa progettare l'architettura di controllo di un robot autonomo mobile e manipolatore.
Il corso da 9 cfu prevede di svolgere attività in laboratorio per apprendere le metodologie di verifica sperimentale dei sistemi di controllo per robot.
Introduzione alla progettazione di sistemi software di controllo per robot autonomi
• Architetture di controllo Sense-Plan-Act
• Situatedness, Embodimen, Intelligence
• Modelli di componente software e architetture a componenti
• I middleware per la robotica: ROS, OROCOS
Algoritmi di controllo per robot autonomi
• Modelli cinematici di robot mobile
• Controllo del moto
• Navigazione e aggiramento degli ostacoli
• Localizzazione
• Costruzione di mappe Metriche, Topologiche
• Tecniche probabilistiche per la simultanea localizzazione e costruzione di mappe
• Visione 3D con sensori di profondità
Algoritmi di controllo per robot manipolatori
• Modelli cinematici di robot manipolatore
• controllo del moto nello spazio dei giunti e nello spazio cartesiano
• Cinematica diretta
• Cinematica inversa in forma chiusa e con metodi numerici
• Cinematica differenziale
Pianificazione del moto per robot mobili manipolatori
• Verifica di collisione e calcolo delle distanze
• Campionamento delle configurazioni libere da ostacoli
• Pianificazione del percorso
• Generazione della triettoria
Pianificazione automatica delle attività
• Hierarchical Task Networks
• State-space planning
Attività sperimentali in laboratorio (corso da 9 cfu) con
• robot mobile differential drive
• robot mobile omnidirezionale
• sensori di visione 3D
• telemetro laser
Roland SIEGWART , Illah R. NOURBAKHSH, Introduction to Autonomous Mobile Robots, MIT Press
Giovanni Legnani, Irene Fassi, Robotica Industriale, CittàStudi Edizioni 2018
Lezioni ed esercitazioni. Attività sperimentali con robot mobili e vari sensori
La verifica avviene tramite una prova scritta. Per il corso da 9 cfu è richiesta la stesura di una relazione sull'attività sperimentale svolta in laboratorio.
La prova scritta ha una durata di due ore e consiste in domande di teoria. Il testo della prova indica il punteggio massimo conseguibile per ogni domanda.
Sito web del corso:
http://robotics.unibg.it/teaching/robotics/index.html
There are no formal requirements. It is expected that students have already acquired all the basic computer science concepts.
The training objectives include understanding the control capabilities of industrial robot manipulators and autonomous mobile robots (perception, control, planning, manipulation, navigation) and learn the design techniques of software control systems for autonomous robots. At the end of the course, the student knows how to design the control architecture of an autonomous mobile manipulator robot.
The course (9 cfu) includes experimental activities in the lab to learn the experimental testing methodologies of robot control systems.
Introduction to the design of software control systems for autonomous robots
• Sense-Plan-Act Architectures
• Situatedness, Embodiment, Intelligence
• Component models and component architectures
• Robotics middleware: ROS, OROCOS
Algorithms for autonomous robot control
• Kinematics models and mobile robot motion control
• Control of robot motion
• Navigation and obstacle avoidance
• Localization
• Metric Mapping e Topological Mapping
• Probabilistic techniques for Simultaenous Localization and Mapping
• 3D Vision with Depth sensors
Algorithms for robot manipulators control
• Kinematics models and motion control
• Direct Kinematics
• Inverse Kinematics (closed form and numerical methods)
• Differential Kinematics
Motion planning for mobile manipulators
• Collision checking and distance computation
• Sampling of free configurations
• Path planning
• Trajectory generation
Automated Task planning
• Hierarchical Task Networks
• State-space planning
Laboratory activities (only for 9 cfu course) with several equipments:
• differential drive mobile robot
• omnidirectional mobile robot
• 3D vision sensors
• laser rangefinder
Roland SIEGWART , Illah R. NOURBAKHSH, Introduction to Autonomous Mobile Robots, MIT Press
Giovanni Legnani, Irene Fassi, Robotica Industriale, CittàStudi Edizioni 2018
Lectures presenting the concepts and the resolution of exercises. Experimental activities with amobile robots and various sensors.
Verification is done through a written test. For the 9 cfu course the verification includes the preparation of a report on the experimental activity carried out in the lab.
The written exam lasts for two hours and consists of theoretical questions. The test text indicates the maximum score achievable for each question.
Course web site:
http://robotics.unibg.it/teaching/srt/index.html