Robótica

Código:

EIC0071

Sigla:

ROBO

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Inteligência Artificial

Ocorrência: 2008/2009 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://paginas.fe.up.pt/~lpreis/robo2008
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Informática
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEIC	29	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	4	-	6	56	162
			5

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Compreender os conceitos básicos de Robótica e o enquadramento da Inteligência Artificial na Robótica.
Estudar métodos de percepção e interpretação sensorial (com ênfase na visão por computador) que permitam criar estados do mundo precisos e métodos de controlo de robôs móveis.
Estudar os métodos que permitam a robôs móveis navegarem em ambientes conhecidos ou desconhecidos usando algoritmos de Planeamento e Navegação.
Estudar os fundamentos da robótica cooperativa e da construção de equipas de robôs.
Analisar as principais competições robóticas nacionais e internacionais, os simuladores robóticos mais realistas e as plataformas robóticas mais avançadas disponíveis no mercado.

Programa

1) Introdução à Robótica Inteligente
1.1) Inteligência Artificial
1.2) Conceitos Básicos de Robótica
1.3) Enquadramento da Inteligência Artificial na Robótica.
1.4) História, evolução e direcções actuais da Robótica Inteligente

2) Arquitecturas baseadas em Agentes para Robôs
2.1) Reactivas, Deliberativas e Híbridas
2.2) Arquitecturas Belief, Desire and Intentions (BDI)
2.3) Arquitecturas Cooperativas

3) Percepção e interpretação sensorial
3.1) Sensores de proximidade: Sonares, ultra-sons, infravermelhos (IR), toque, luz.
3.2) Visão por Computador: Câmaras CCD, Imagem Digital, Modelos de Cor, Processamento de Imagem, Análise de Imagem.
3.3) Sensores de Odometria, Rotação e Bússolas
3.4) Técnicas de Fusão Sensorial

4) Localização e Mapeamento
4.1) Criação, representação a actualização de Estados do Mundo.
4.2) Localização de Markov e Gaussiana
4.3) Localização Grid e Monte-Carlo
4.4) Mapeamento: Occupancy Grids e SLAM
4.5) Exploração do Mundo

5) Controlo de Robôs móveis: Locomoção e Acção
5.1) Modos de locomoção
5.2) Gears, Speed, Torque
5.3) Simulação de locomoção

6) Planeamento em Robótica
6.1) Análise Meios-Fins, Planeamento linear e não linear
6.2) Planeamento e Aprendizagem: Generalização de Planos.

7) Navegação
7.1) Algoritmos de navegação em ambientes conhecidos/Desconhecidos
7.2) Diagramas de Voronoi,
7.3) Algoritmos A* e D*
7.4) Decomposição celular.

8) Robótica Cooperativa
8.1) Introdução à cooperação entre robôs para a realização de tarefas em equipa.
8.2) Joint Intentions, TAEMS, Role-Based, Social Rules
8.3) Comunicação e Modelação Mútua
8.4) Locker-Room, Coordenação Estratégica, Parcialmente Hierárquica

9) Aplicações
9.1) Competições Robóticas Nacionais e Internacionais: RoboCup, RoboOlympics, Fira Cup, DARPA Grand-Challenge, Festival Nacional de Robótica, Micro-Rato, Robô Bombeiro.
9.2) Simuladores robóticos: Soccerserver 2D e 3D, RoboCup Rescue, Virtual Rescue, Ciber-Rato.
9.3) Plataformas Robóticas: Lego MindStorms NXT, ERS210A e ERS-7 (AIBOS da Sony), EcoBees, Humanóides RoboNova: Arquitecturas de Hardware e Software. Programação Prática de robôs e equipas de robôs.

Bibliografia Obrigatória

Howie Choset, Kevin M. Lynch, Seth Hutchinson, George Kantor, Wolfram Burgard, Lydia E. Kavraki, Sebastian Thrun ; Principles of Robot Motion : Theory, Algorithms, and Implementations , Bradford Book, MIT Press, Cambridge, Massachussets, London England, 2005. ISBN: 0-262-03327-5
R. Arkin; Behavior-based Robotics , MIT Press , 1998
Robin R. Murphy; An Introduction to AI Robotics , Bradford Book, MIT Press, Cambridge, Massachussets, London England, 2000. ISBN: 0-262-13383-0
Russell, Stuart; Artificial intelligence. ISBN: 0-13-360124-2

Bibliografia Complementar

RoboCup Series (1999, 2000, 2001, 2002 e 2003, 2004 e 2005), Springer, LNAI
Sebastian Thrun, Wolfram Burgard, Dieter Fox ; Probabilistic Robotics, MIT Press, Cambridge, Massachussets, London England, 2005. ISBN: 0-262-20162-3
Manuais dos Simuladores: Soccerserver, RoboCupRescue e Ciber-Rato
Manuais de OPEN-R e Documentação das Plataformas ERS210A e ERS7, 2005

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Exposição com Interacção nas Aulas Teóricas.
Uso de simuladores para navegação de robôs móveis (concurso "ciber-rato")
Uso de simuladores de robôs Humanoides
Trabalhos sobre robótica cooperativa ("robosoccer" e “Robocup rescue”)
Exploração de plataformas robóticas móveis (incluindo os AIBOs da Sony e os EcoBes da Citizen).

Software

Simuladores Soccer-Server (2D e 3D)
Linguagem de Programação: C++
R-CODE SDK (ERS7)
OPEN-R SDK (ERS210A e ERS7)
Simulador RoboCup Rescue
Simulador Ciber-Rato

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Aulas da disciplina (estimativa)	Participação presencial	54,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Avaliação contínua (incluindo participação nas aulas e trabalhos): nota mímina para obter frequência - 33%)

Fórmula de cálculo da classificação final

Avaliação Distribuída:
Exame Final: 50% (Exame com consulta com a duração de 2h30m).
Trabalho Prático: Apresentação Oral + Artigo Científico.
(a aprovação implica a necessidade de nota >= 33% no exame)

Provas e trabalhos especiais

Exame + Trabalho

Melhoria de classificação

Por exame ou por trabalho