Plánování v robotice

Garant předmětu:

Pavel Surynek

Přednášející:

Pavel Surynek

Cvičící:

Pavel Surynek

Předmět zajišťuje:

katedra aplikované matematiky

Anotace:

Předmět pokrývá teoretické aspekty plánování v robotice od abstraktní úrovně známé z klasického plánování po plánování pohybu, který je následně vykonatelný robotickým hardwarem. V předmětu je propojeno abstraktní plánování s robotikou, ukážeme tedy, jak vytvářet symbolické plány a ty dále zjemňovat skrze geometrické plánování pohybu až po úroveň ovládání pohonů robotů. Mimo jiné se zaměříme na algoritmy pro vytváření klasických plánů dopředným stavovým prohledáváním, plánování s časem a zdroji, plánování s neurčitostí, pravděpodobnostní plánování. Dále přejdeme ke specificky robotickým aspektům plánování, tj. k plánování pohybu a konfrontací předpokládaného provedení plánu se skutečností, probereme geometrické reprezentace pracovních a konfiguračních prostorů, kombinatorické a pravděpodobnostní metody hledání cest v konfiguračních prostorech, lokalizační a mapovací techniky a jejich provázání s plánováním, plánování pohybu s diferenčními podmínkami. Důležitou oblastí, na kterou budeme klást důraz, je plánování pro více robotů a jejich koordinace. Předmět je zaměřen na algoritmické techniky pro vytváření plánů nikoli na vykonávání plánů roboty, je tedy doporučeno teoretické poznatky dále prakticky vyzkoušet v některém z robotických simulátorů nebo na skutečných robotech ve fakultní laboratoři.

Požadavky:

Osnova přednášek:

Osnova cvičení:

1. Klasické plánování, algoritmy dopředného plánování, heuristiky

2. Neo-klasické plánování a plánování v prostoru plánů, nedeterministické modely v plánování

3. Rozšíření klasického plánování o zdroje a čas, plánování s neurčitostí, pravděpodobnostní plánování

4. Plánování pohybu, pracovní a konfigurační prostory a jejich exaktní a rastrová reprezentace

5. Hledání cest / trajektorií v konfiguračních prostorech – přípustně a optimálně, kinematika

6. Užitečné techniky z 3D počítačové grafiky a výpočetní geometrie, detekce kolizí

7. Lokalizace a mapování, zpětnovazební plánování

8. Plánování s diferenčními podmínkami a dynamika robotů

9. Metody pro plánování pohybu v holonomickém a neholonomickém případě

10. Teorie řízení v robotice

11. Plánování pohybu v multi-robotickém případě, prohledávání s konflikty a souvislost s rozhodováním v logických teoriích

12. Techniky v konkrétních aplikačních doménách: autonomní doprava, automatické sklady, kolaborativní robotika

Cíle studia:

Cílem je poskytnout absolventům komplexní pohled na problematiku plánování v robotice s důrazem na hluboké pochopení důležitých principů. Očekáváme, že absolventi kurzu budou moci na získaných znalostech sami přispívat k rozvoji oboru v rámci vlastního výzkumu. Předpokládáme, že předmět přispěje k výchově budoucích vedoucích osobností v oboru plánování a robotiky.

Studijní materiály:

[1] M. LaValle, S.: Planning Algorithms. Cambridge University Press, 2006.

[2] Ghallab, M, Nau, D., Traverso, P.: Automated Planning and Acting. Cambridge University Press, 2016.

[3] Choset, H., Lynch, K. M., Hutchinson, S., Kantor, G., Burgard, W., Kavraki, L. E., Thrun, S.: Principles of Robot Motion: Theory, Algorithms, and Implementations. MIT Press, 2005.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Informatika (doktorská) (povinně volitelný předmět)
• Informatika (povinně volitelný předmět)