Κινούμενα Ρομπότ

Συνοπτική Περιγραφή του μαθήματος:

α) Σύντομη κριτική επισκόπηση και ανάλυση των υφιστάμενων αυτόνομων ρομπότ, καθώς και εδραίωση και επέκταση των γνώσεων σε εφαρμογές ρομποτικής. Συνοπτική παρουσίαση των διαφορετικών ενοτήτων του μαθήματος και επαφή με τα διαφορετικά αντικείμενα που σχετίζονται με τα κινούμενα ρομπότ. Ανάθεση βιβλιογραφικών εργασιών. (3 ώρες)

β) Παρουσίαση θεμάτων που σχετίζονται με τη φυσική αλληλεπίδραση ενός κινούμενου ρομπότ με το περιβάλλον του (locomotion) εξετάζοντας διαφορετικές κατηγορίες κινούμενων ρομπότ (βαδίζοντα, τροχοφόρα, ιπτάμενα) και αναλύοντας τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ικανά να κινηθούν στο περιβάλλον αυτό. (2 ώρες)

γ) Παρουσίαση θεμάτων που σχετίζονται με την κινηματική ανάλυση των τροχοφόρων ρομπότ εξετάζοντας περιορισμούς κύλισης και ολίσθησης για διαφορετικά είδη τροχών και συνθέτοντας στη συνέχεια από τις κινηματικές εξισώσεις των επιμέρους τροχών, το κινηματικό μοντέλο ενός κινούμενου ρομπότ ανάλογα με το είδος των τροχών που χρησιμοποιούνται και το γεωμετρικό σχηματισμό των τροχών στο σώμα του ρομπότ. Εξετάζονται θέματα που σχετίζονται με την ορθή και την αντίστροφη κινηματική ανάλυση ενώ σε συνεργασία με τους φοιτητές παρουσιάζονται παραδείγματα σύνθεσης κινηματικών μοντέλων για διαφορετικούς τύπους ρομπότ. Εξετάζονται επίσης έννοιες που σχετίζονται με την ικανότητα ελιγμών κινούμενων ρομπότ, ενώ αποσαφηνίζονται έννοιες όπως ολονομικά και μη ολονομικά ρομπότ, διαδρομή και τροχιά κινούμενου ρομπότ, ανοικτός και κλειστός βρόχος ελέγχου. Ανάθεση εργασιών ανάλυσης και ανάπτυξης που σχετίζεται με την κινηματική ανάλυση. (7 ώρες)

δ) Αντίληψη από κινούμενα ρομπότ. Παράσταση αβεβαιότητας. Στατιστική παράσταση τυχαίου σφάλματος, διάδοση σφάλματος. Παρουσίαση των βασικών εννοιών που σχετίζονται με μετρήσεις από αισθητή­ρες που χρησιμοποιούνται από κινούμενα ρομπότ και εξέταση των χαρακτηριστικών των πιο βασικών αισθητήρων. Συζήτηση των προβλημάτων που εμφανίζουν οι αισθητήρες κατά τη χρήση τους και μέθοδοι αντιμετώπισης των προβλημάτων αυτών. Συνοπτική παρουσίαση εννοιών και μεθόδων που σχετίζονται με την όραση μηχανών. Ανάθεση εργασιών ανάλυσης και ανάπτυξης που σχετίζεται με μεθόδους εντοπισμού θέσης, χαρτογράφησης, σχεδιασμού διαδρομής, αποφυγής εμποδίων, πλοήγησης. (3 ώρες)

ε) Οδομετρία με ρομπότ διαφορικής οδήγησης. Παρουσίαση διαφορετικών προσεγγίσεων αναπαρά­στασης χάρτη. Βασικοί ορισμοί και έννοιες από τη θεωρία πιθανοτήτων. Εντοπισμός της θέσης ενός κινούμενου ρομπότ ακολουθώντας πιθανοτική ή μη πιθανοτική προσέγγιση. Συνοπτική παρουσίαση μεθόδων ταυτόχρονου εντοπισμού της θέσης και χαρτογράφησης (SLAM). Ανάθεση εργασιών ανάλυσης και ανάπτυξης που σχετίζεται με μεθόδους εντοπισμού θέσης, χαρτογράφησης, σχεδια­σμού διαδρομής, αποφυγής εμποδίων, πλοήγησης. (3 ώρες)

στ) Παρουσίαση διαφορετικών προσεγγίσεων για τη δημιουργία διαδρομής ενός κινούμενου ρομπότ. Μελέτη διαφορετικών αλγόριθμων για την αποφυγή εμποδίων από ένα ρομπότ και συζήτηση για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Παρουσίαση διαφορετικών προσεγγίσεων αρχιτεκτο­νικών πλοήγησης. (3 ώρες)

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο μεταπτυχιακός φοιτητής θα είναι σε θέση να: 

  • Αναπτύξει δεξιότητες στον προγραμματισμό ενός κινούμενου ρομπότ για την εκτέλεση όλο και περισσότερο εξελιγμένων εργασιών.
  • Επιλέξει τις πιο κατάλληλες τεχνικές για το σχεδιασμό της κίνησης.
  • Αποφασίζει για ρομποτική βοήθεια σε ενδιαφέροντα και προκλητικά προβλήματα, π.χ. σε αποστολές διάσωσης, με το συντονισμό πολλών ρομπότ, κ.λ.π.
  • Αξιολογεί γενικά τις πτυχές ανάπτυξης πλήρως αυτόνομων ρομπότ.
  • Αναπτύξει τις δεξιότητες που απαιτούνται για τη διεξαγωγή έρευνας και ανάπτυξης με διαφορετικές κατηγορίες κινούμενων ρομπότ στη βιομηχανία, τον ακαδημαϊκό χώρο και αλλού.