Ρ201 – Αυτόνομα Ρομποτικά Συστήματα

/by

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 3

Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: 2ο Εξάμηνο

Διδασκαλίας:

Ενδεικτικά προαπαιτούμενα:

Διδακτικές Μονάδες: 7.5

Σκοπός και στόχοι του μαθήματος:

Το μάθημα σκοπεύει να εισαγάγει τους φοιτητές α) στους μηχανισμούς κίνησης των αυτόνομων ρομπότ β) στις βασικές αρχές εντοπισμού αυτόνομων οχημάτων μέσω αδρανειακών/ενεργών αισθητήρων και αισθητήρων όρασης γ) σε σύγχρονες μεθόδους χαρτογράφησης και εξερεύνησης του περιβάλλοντος, γ) στους βασικούς αλγόριθμους αποφυγής εμποδίων και αυτόνομης πλοήγησης. Ο εκπαιδευτικός σκοπός υποστηρίζεται από σχέδιο μελέτης με βάση το αυτόνομο ρομπότ της National Instruments (ΝΙ starter kit).

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Κατεύθυνση:

  • Είδη Αυτόνομων ρομπότ (ξηράς, ιπτάμενα, υποβρύχια). Εφαρμογές: εξερεύνηση, διάσωση, γεωργία, αυτόνομη οδήγηση.

  • Μηχανισμοί κίνησης αυτόνομων ρομπότ: δίποδα, τετράποδα, εξάποδα ρομπότ. Ρομπότ με ρόδες. Τύποι τροχών και διάταξη τροχών. Τύποι ιπτάμενων οχημάτων.

  • Κινηματική αυτόνομων οχημάτων. Αναπαράσταση της θέσης στο σύστημα συντεταγμένων.

  • Ρομποτικοί αισθητήρες. Αισθητήρες αφής. Αδρανειακοί αισθητήρες οδομετρίας. Αισθητήρες απόστασης. Εντοπισμός της θέσης από μετρήσεις οδομετρίας. GPS.

  • Ορόσημα (Landmarks). Τριγωνισμός. Εξαγωγή χαρακτηριστικών από αισθητήρες απόστασης. Ο αλγόριθμος RANSAC.

  • Κάμερες και αισθητήρες CCD. Στερεοσκοπική όραση. Χάρτες βάθους. Ανιχνευτές χαρακτηριστικών σημείων σε εικόνες.

  • Ιχνηλάτηση χαρακτηριστικών. Οπτική ροή. Εντοπισμός με οπτική οδομετρία.

  • Εντοπισμός με βάση τις μετρήσεις. Θόρυβος αισθητήρων.

  • Χαρτογράφηση. Μετρικοί χάρτες. Πλέγματα κατάληψης.

  • Ταυτόχρονος εντοπισμός και χαρτογράφηση. (SLAM).

  • Σχεδιασμός τροχιάς. Αυτόνομη πλοήγηση. Αποφυγή εμποδίων.

  • Project αυτόνομης πλοήγησης.

Βιβλιογραφία:

1. "Ιntroduction to autonomous mobile robots”, Roland Siegwart, Illah R. Nourbakhsh, and Davide Scaramuzza. - 2nd ed., Cambridge, Mass. : MIT Press, 2011.
2. “Autonomous Land Vehicles”, K. Berns, E. von Puttkamer, Vieweg and Teubner.
3. “Designing Autonomous Mobile Robots, Inside the mind of an intelligent machine”, John Holland, Newness.
4. “Probabilistic Robotics”, M. Thrun, MIT Press.