Robótica
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Inteligência Artificial |
Ocorrência: 2010/2011 - 1S
Ciclos de Estudo/Cursos
Língua de trabalho
Inglês
Objetivos
OBJECTIVOS
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.
RESULTADOS
Espera-se que, no final da UC, os estudantes sejam capazes de:
- Definir Autonomia em Sistemas Robóticos
- Definir Sistemas Robóticos Inteligentes
- Explicar o enquadramento da Inteligência Artificial em Sistemas Robóticos Inteligentes
- Identificar as aplicações de clássicas em Robótica
- Conhecer o Estado da Arte em Sistemas Robóticos Inteligentes
- Conhecer sensores (ênfase em sistemas de visão) e actuadores
- Aplicar métodos de fusão sensorial, métodos do âmbito da Inteligência Artificial e métodos de processamento de sinal e de visão para construir percepções do Mundo
- Aplicar métodos de localização, planeamento e navegação em robótica
- Conhecer e utilizar uma ou mais plataformas robóticas e/ou de simulação robótica
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
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
Simulador RoboCup Rescue
R-CODE SDK (ERS7)
Simuladores Soccer-Server (2D e 3D)
Linguagem de Programação: C++
OPEN-R SDK (ERS210A e ERS7)
Simulador Ciber-Rato
Palavras Chave
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de computadores
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia do conhecimento
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de simulação
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de controlo > Robótica
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia do conhecimento > Tecnologia de agentes
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída sem exame final
Componentes de Avaliação
Descrição |
Tipo |
Tempo (Horas) |
Peso (%) |
Data Conclusão |
Participação presencial (estimativa) |
Participação presencial |
33,00 |
|
|
HomeWorks (TPCs) |
Trabalho escrito |
4,00 |
|
|
Assignment 1 |
Trabalho escrito |
6,00 |
|
2010-10-13 |
Assignment 2 |
Trabalho escrito |
12,00 |
|
2010-11-03 |
Project |
Trabalho laboratorial |
87,00 |
|
2010-12-15 |
Demonstration of project + Presentation + Sci Article + Production of Video |
Trabalho escrito |
20,00 |
|
2011-01-03 |
|
Total: |
- |
0,00 |
|
Obtenção de frequência
Não exceder faltas
Entregar no mínimo os Assignments 1 e 2 com avaliação superior a 6 valores (em 20) em cada um deles
Fórmula de cálculo da classificação final
10% HomeWorks
20% Assignment 1
20% Assignment 2
10% Assignment 3 - Half Way Project
40% Assignment 4 - Demonstration of Project + Dissemination (Oral Presentation + Article + Video)
Provas e trabalhos especiais
HomeWorks - Small weekly assignments
Assignment 1 - Research & Survey about New Trends in Robotics
Assignment 2 - Simple Simulation of a robot
Project - Most frequently team of 2 students; individual works allowed; max team size =4
(Goals to be defined at the beginning of the work on a case to case basis - depending on team size, etc)
Project Subject: Ciber Mouse simulation agent (collaborative?), Autonomous driving or other scientific research project
Assignment 3 - Half way Project
Assignment 4 - Demonstration of Project + Dissemination elements (Oral Presentation + Publishable Scientific Article + Video)
Avaliação especial (TE, DA, ...)
Dispensa das presenças, dos HomeWorks e do Assignment 3 por incorporação da nota em causa no Assignment 4
20% Assignment 1
20% Assignment 2
60% Assignment 4 - Project + Dissemination (Oral Presentation + Article + Video)
Melhoria de classificação
Melhoria (individual) dos trabalhos anteriormente apresentados.
Se pretender melhorar os HomeWorks, será necessário apresentar todos eles.
A data para apresentação dos trabalhos melhorados é até ao início da época de recurso (2 Fev 2011).