Mobile and Collective Robotics

Lecturer:

Tutor:

Supervisor:

Department of Cybernetics

Synopsis:

The course introduces basic mobile robot structure design together with control methods aimed to achieve autonomous and collective behaviors for robots. Methods and tool s for data acquisition and processing are presented herein with the overall goal to resolve the task of autonomous navigation for mobile robots comprising the tasks of sensor fusion, environmental modeling including Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) approaches. Besides sensor-processing related tasks, methods for robot trajectory planning will be introduced. The central topic of the course stands in specific usage of the afore methods capable of execution with groups of robots and taking the advantage of their cooperation and coordination in groups. Labs and seminars are organized in a form of an Open Laboratory whereas the students will resolve the given problem in simulated environments as well as with a real robot HW.

Requirements:

Courses: Cybernetics and Artificial Intelligence, Programming 1,2, Intelligent Robotics, Robots.

More information:

https://cw.felk.cvut.cz/doku.php/courses/a3m33mkr/start

Syllabus of lectures:

1.Syllabus: Kurs seznamuje se základní konstrukcí mobilního robotu, jeho senzory a metodami a postupy/algorimy zpracování dat k dosažení autonomního chování, jak jednotlivých robotů, tak jejich spolupracujích skupin v reálných prostředích.

2.Úvod, obsah přednášek, historie, struktura inteligentního mobilního robotu, specifikace jednotlivých podúloh, problémy

3.Architektury řídicích systémů mobilních robotů a jejich vlastnosti.

4.Nejběžnější senzory pro mobilní robotiku, kamera, dálkoměr, odometrie a úvod do předzpracování dat

5.Datová fúze, modely prostředí a jejich stavba I - mřížky, topologické mapy

6.Datová fúze, modely prostředí a jejich stavba II - geometrické mapy

7.Globální lokalizace robotu ve známém a částečně neznámém prostředí.

8.Kontinuální lokalizace, SLAM

9.Plánování trajektorie - poteciálové pole, Dijsktra, D*, BUG, roadmaps

10.Skupinová robotika, přehled existujících systémů metod a postupů kooperace a koordinace v multirobotických systémech

11.Plánování pro skupinu robotů

12.Lokalizace ve skupině robotů

13.Realizace skupinových chování - robotická hejna

14.Multiagentní systémy a jejich aplikace v kolektivní robotice

15.Praktické úlohy v mobilní robotice - explorace, inspekce, uklízení, Watchman Route Problem, Pursuer-Evander, zajímavé problémy a soutěže

Syllabus of tutorials:

1.Introduction to lab setup, assessment requirements and lab safety regulations. Student work assignment.

2.Excursion to Mobile Robotics Laboratory

3.-13. Labs student work

4.Presentation of achieved results, assessment

Study Objective:

The aim of the course is to introduce an elementary

structure of intelligent mobile robots. Moreover, fundamental problems of robot control and realization of autonomous behavior of one robot as well as a group of several robots are introduced.

Study materials:

1.Borenstein, J., Everett, B., and Feng, L.: Navigating Mobile Robots: Systems and Techniques A. K. Peters, Ltd., Wellesley, MA, ISBN 1-56881-058-X, 1996

2.Latombe, J.C.: Robot Motion Planning, Kluwer Academic Publishers, Norwell, Mass. 1991.

3.Dudek, G., Jenkin, M.: Computation Principles of Mobile Robotics, Cambridge University, Press, SBN 0521560217, 2000.

4.Thrun, S.: Probabilistic algorithms in robotics. AI Magazine, 21(4):93-109, 2000.

Note:

Further information:

No time-table has been prepared for this course

The course is a part of the following study plans:

• Cybernetics and Robotics - Robotics (compulsory course of the specialization)