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Robótica Inteligente

Código: PRODEI010     Sigla: RI

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Sistemas Inteligentes

Ocorrência: 2018/2019 - 1S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Página Web: https://moodle.up.pt/course/view.php?id=3194
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável: Programa Doutoral em Engenharia Informática

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
PRODEI 2 Plano de estudos Oficial 1 - 6 28 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Luís Paulo Gonçalves dos Reis Regente
Armando Jorge Miranda de Sousa Regente

Docência - Horas

Teórico-Práticas: 2,00
Tipo Docente Turmas Horas
Teórico-Práticas Totais 1 2,00
Armando Jorge Miranda de Sousa 1,00
Luís Paulo Gonçalves dos Reis 1,00

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

 

    • Compreender os conceitos básicos de Robótica e o enquadramento da Inteligência Artificial na Robótica.

 

    • Estudar métodos de perceção 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.

 

    • Incentivar capacidade de comunicação em tópicos técnicos.

 

    • Incentivar abordagens científicas saudáveis. 

 

Resultados de aprendizagem e competências

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 e utilizar as Arquiteturas clássicas para controlo em Robótica
  • Identificar as aplicações de clássicas em Robótica
  • Conhecer o Estado da Arte em Sistemas Robóticos Inteligentes
  • Conhecer os mais comuns sensores e atuadores utilizados em robótica
  • Avaliar a utilização de sistemas de visão comparativamente a outros métodos
  • Aplicar métodos de fusão sensorial, métodos do âmbito da Inteligência Artificial e métodos de processamento de sinal e de visão para construir perceções do Mundo
  • Aplicar métodos de localização, planeamento e navegação em robótica
  • Conhecer e utilizar uma ou mais plataformas robóticas e/ou de simulação robótica

 

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Experience in computer language programming is needed - any language, frequentely used languages include Java, C++ or Object Pascal, ...

Programa


  •   Introdução à Robótica Inteligente




    • Inteligência Artificial




    • Conceitos Básicos de Robótica




    • Enquadramento da Inteligência Artificial na Robótica




    • História, evolução e direções atuais da Robótica Inteligente




  • Arquiteturas baseadas em Agentes para Robôs




    • Reativas, Deliberativas e Híbridas




    • Arquiteturas Belief, Desire and Intentions (BDI)




    • Arquiteturas Cooperativas




  • Perceção Robótica




    • Hodometria, Rotação e Bússolas




    • Sensores comuns em robótica incluindo visão artificial e profundidade




    • Técnicas de Fusão Sensorial




  • Localização e Mapeamento




    • Criação, representação a atualização de Estados do Mundo




    • Localização de Markov e Gaussiana




    • Localização Grid e Monte-Carlo




    • Mapeamento: Occupancy Grids e SLAM




    • Exploração do Mundo




  • Atuação e Controlo em Robótica




    • Locomoção, questões cinemáticas e dinâmicas




    • Atuadores e grandezas físicas associadas




    • Locomoção e sua simulação




  • Navegação




    • Algoritmos de navegação em ambientes conhecidos/Desconhecidos




    • Diagramas de Voronoi




    • Algoritmos A* e D*




    • Decomposição celular.




  • Robótica Cooperativa




    • Introdução à cooperação entre robôs para a realização de tarefas em equipa




    • Joint Intentions, TAEMS, Role-Based, Social Rules




    • Comunicação e Modelação Mútua




    • Locker-Room, Coordenação Estratégica, Parcialmente Hierárquica




  • Aplicações




    • Competições Robóticas Nacionais e Internacionais: RoboCup, RoboOlympics, Fira Cup, DARPA Grand-Challenge, Festival Nacional de Robótica, Micro-Rato, Robô Bombeiro.




    • Simuladores robóticos: Soccerserver 2D e 3D, RoboCup Rescue, Virtual Rescue, Ciber-Rato.




    • 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

Murphy, Robin R.; Introduction to AI robotics. ISBN: 0-262-13383-0
Thrun, Sebastian; Probabilistic robotics. ISBN: 0-262-20162-3
Choset, Howie 070; Principles of robot motion. ISBN: 0-262-03327-5
Russell, Stuart; Artificial intelligence. ISBN: 0-13-360124-2

Bibliografia Complementar

Arkin, Ronald C.; Behavior-based robotics. ISBN: 0-262-01165-4
RoboCup Series (1999-2008)
Manuais dos Simuladores: Soccerserver, RoboCupRescue e Ciber-Rato
Siciliano, Bruno; Khatib, Oussama (Eds.); Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008. ISBN: 978-3-540-38219-5

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

 

  • Exposição com interação nas aulas

 

  • Possível uso de simuladores para navegação de robôs móveis (concurso "ciber-rato")

 

  • Possível uso de simuladores de robôs Humanoides

 

  • Trabalhos sobre robótica cooperativa ("robosoccer" e “Robocup rescue”)

 

  • Exploração de diversas plataformas robóticas móveis

 

  • A avaliação inclui capacidade de pesquisa, trabalho científico e técnico e ainda capacidade de comunicação relativo ao trabalho apresentado. É incentivado pensamento de ordem elevada

 

  • Será dado feedback dos trabalhos intermédios durante a UC para que o melhoramentos possa ser incorporado na apresentação final

 

Software

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

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de simulação
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia do conhecimento > Tecnologia de agentes
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia do conhecimento
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de controlo > Robótica
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de computadores

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Trabalho escrito 30,00
Trabalho laboratorial 70,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Elaboração de projeto 40,00
Estudo autónomo 30,00
Frequência das aulas 42,00
Trabalho de investigação 20,00
Trabalho laboratorial 30,00
Total: 162,00

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 (inclui apresentação oral)

 

    • 20% Assignment 2 (inclui mini-artigo para uma possível conferência científica)

 

    • 10% Assignment 3 (avaliação intermédia do estado do trabalho)

 

    • 40% Assignment 3 (projeto final da UC), desdobrado em:
      • 10% Código & Funcionalidades & Demonstração de funcionamento
      • 10% Artigo para uma possível conferência científica
      • 05% Referências
      • 10% Apresentação Oral e Defesa
      • 05% Vídeo



Provas e trabalhos especiais

 

    • HomeWorks - Trabalhos de casa



      • Pequenos trabalhos semanais



    • Assignment 1 - Trabalho 1



      • Pesquisa ou survey no auge do estado da arte em robótica

 

      • OU     Pequeno projeto inicial em robótica inteligente



    • Assignment 2 - Trabalho 2



      • Robo reativo simples

 

      • Frequentemente em equipas de 2 estudantes; são permitidos trabalhos individuais; tamanho máximo da equipa 4 estudantes; antes do início do trabalho os objetivos concretos são ajustados caso a caso dependendo do tamanho da equipa, etc



    • Course Project - Projeto Final da UC



      • Os Assignments 3 e 4 - Trabalhos 3 e 4 - fazem parte do Projeto Final da UC

 

      • Assignment 3 - Trabalho 3 - Avaliação da maturidade do planeamento e desenvolvimento, feito a meio do tempo de projeto

 

      • Assignment 4 - Trabalho 4 - Demonstração, apresentação e defesa oral, artigo científico publicável em conferência e vídeo




 

Trabalho de estágio/projeto

Course project - Projeto Final da UC - Agente para a competição de Ciber Rato ou variantes tal como ações colaborativas, mapeamento, etc; outras aplicações frequentes incluem condução autónoma simulada ou projeto de investigação acordado entre estudantes e professor

Avaliação especial (TE, DA, ...)

 

    • Dispensa de presenças

 

    • 20% Assignment 1 - Trabalho 1

 

    • 20% Assignment 2 - Trabalho 2

 

    • 60% Assignment 4 - Projecto + Apresentação + Artigo + Vídeo



 

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.

 

Observações

Atenção: Os materiais da UC serão fornecidos em Inglês

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