Mobilna robotika    (ETF AEO MR 5960)
 
Opće informacije
Naziv kursa Mobilna robotika
Oznaka (šifra) predmeta ETF AEO MR 5960
Studij ETF-B
Odsjek Automatika i elektronika
Godina 5
Semestar 9
Tip Obavezni
Broj ECTS Bodova 6
Ukupno sati nastave 60
Broj sati predavanja 45
Broj sati vježbi 15
Broj sati tutorijala 0
Cilj kursa - Znanje i vještine koje treba postići student
Usvajanje osnovnih znanja o kretanju, navigaciji i upravljanju mobilnim robotima.
Program
1. Uvod. Osnovni pojmovi i definicije. Klasifikacija mobilnih robota. Motivi razvoja mobilnih robota. Historijski razvoj mobilnih robota. Primjene mobilnih robota. Trendovi u razvoju mobilne robotike.

2. Lokomocija mobilnih robota. Pogonske konfiguracije mobilnih robota: holonomne (diferencijalni, sinhroni, tricikl i automobilski pogoni) i neholonomne (svesmjerni pogoni). Direktna i inverzna kinematika pogonskih konfiguracija. Dinamika mobilnog robota s diferencijalnim pogonom. Hodajuci roboti. Kinematika hodajucih robota.

3. Nevizualni senzori za mobilne robote. Odometrijski senzori, orijentacijski i percepcijski senzori. Izracunavanje položaja mobilnog robota korištenjem inkrementalnog enkodera, apsolutnog enkodera i akcelerometra. Odredivanje orijentacije pomocu žiroskopa, kompasa i žirokompasa. Principi rada i karakteristike ultrazvucnih senzora i laserskih senzora udaljenosti.

4. Vizualni senzori - robotski vid. CCD kamere. Problemi vizije. Primjena vizije u robotici. Geometrija kamere. Modeliranje akvizicije slike. Znacajke slike: boja, opticki tok, korelacija, prepoznavanje rubova, izdvajanje znacajki. Odredivanje udaljenosti do objekata korištenjem kamere. Korištenje više kamera.

5. Lokalizacija mobilnih robota. Mjerenje relativne pozicije. Odometrija i inercijalna navigacija. Mjerenje apsolutne pozicije. Lokalizacija na temelju orijentira. Prirodni i umjetni orijentiri. Triangulacija. Triangulacija s neizvijesnostima. Geometrijska dilutacija preciznosti. Primjena Kalmanovog filtra u estimaciji i korekciji pogreške mjerenja pozicije. Globalni pozicijski sistemi.

6. Gradnja mape mobilnog robota. Metricke i topološke mape prostora. Gradnja mape na temelju mjerenja senzora. Prikaz pomocu prostornog zauzeca. Fuzija senzorskih mjernih podataka. Osvježavanje mape. Primjena probabilistickih tehnika u fuziji i gradnji mape. Bayesova i Dempster-Shafer tehnike.

7. Planiranje kretanja. Definiranje problema planiranja putanje. Konfiguracijski prostor. Roadmap algoritam planiranja. Graf vidljivosti. Voronoi dijagram. Planiranje kretanja na temelju dekompozicije celija. Metoda potencijalnih polja. Izbjegavanje prepreka. Bug (hibridni) algoritam planiranja kretanja. Histogram vektorskog polja.

8. Upravljanje mobilnim robotima. Strukture upravljanja: modelske, reaktivne, ponašajne i hibridne. Planirani sistemi upravljanja. Percepcija-plan-djelovanje i percepcija-model-plan-djelovanje. Generiranje ponašanja i slojeva ponašanja. Osnovne sheme ponašajnog upravljanja: motor-shema i subsumtion. Razine kompetencija i razine upravljanja. Primjer sinteze regulatora brzine i pozicije mobilnog robota korištenjem inteligentnih upravljackih algoritama.
Literatura
Obavezna literatura 1. Bilješke i slajdovi s predavanja (moci ce se preuzeti na web siteu Fakulteta).

2. Dudek, G. & Jenkin, M. (2000). Computational Principles of Mobile Robotics, Cambridge University Press, Cambridge, UK.

3. Siegwart, R. & Nourbakhsh, I. (2004). Introduction to Autonomous Mobile Robots, MIT Press, Cambridge, Massachusetts, USA.
Dopunska literatura 1. Arkin, R.C. (1998). Behaviour-Based Robotics, MIT Press, Cambridge Massachusetts, USA.

2. Nehmzow, U. (2006). Mobile Robotics: A Practical Introduction, Springer Verlag, Heidelberg, Germany.

3. Gee, S.S. & Lewis, F. (2006). Autonomous MobileRobots: Sensing, Control, Decision Making and Applications, CRC Press, Boca Raton, USA.
Didaktičke metode
Predavanja, laboratorijske vježbe, seminari.
Način provjere znanja
Sudjelovanje u nastavi (10%), rad u laboratoriji (20%), seminar (50%), završni ispit (20%).
Napomene