Mobilna robotika

Uvod u predmet: sadržaj kolegija, način izvođenja nastave i ocjenjivanje. Povijest razvoja i primjene mobilnih robota. Motivi razvoja mobilnih robota. Klasifikacija podjele mobilnih robota. Sadašnjost i budućnost mobilne robotike. Primjeri primjene mobilnih robota. Lokomocija mobilnih robota. Mehanizmi lokomocije. Karakteristike lokomocije. Kriteriji odabira konfiguracije mobilnih robota. Hodajući mobilni roboti. Mobilni roboti na kotačima. Zračni mobilni roboti. Mobilni roboti sa gusjenicama. Zmijoliki mobilni roboti. Mobilni roboti u obliku insekata. Kinematika mobilnih robota. Kinematički modeli i ograničenja. Kinematika kotača mobilnih robota. Mobilni robot s diferencijanim i svesmjernim pogonom. Manevrabilnost mobilnih robota. Radni prostor mobilnih robota. Centar zakrivljenosti (ICC). Odometrija. Mjerna nesigurnost. Uvod. Tipovi mjerne nesigurnosti. Slučajne varijable. Transformacija mjerne nesigurnosti. Izračunavanje statistike uzoraka. Složene mjerne nesigurnosti. Fuzija redundantnih mjerenja. Kalmanov filter. Nerekurzivna i rekurzivna estimacija. Diskretni Kalmanov filter u prostoru stanja. Prošireni Kalmanov filter. Primjeri primjene Kalmanovog filtera. Uvod u percepciju mobilnih robota. Senzori kod mobilnih robota. Podjela senzora kod mobilnih robota. Propriocepcijski senzori: odometrijski i orijentacijski senzori. Odometrijski senzori: inkrementalni enkoderi, apsolutni enkoderi, akcelerometri, senzori bazirani na Doppler-ovom efektu. Orijentacijski senzori: žiroskopi, kompasi i žirokompasi. Percepcijski senzori kod mobilnih robota: radijacijski, ultrazvučni i laserski senzori. Ostali senzori. Osnove robotskog vida. CCD kamere. Sklop vizualnog senzora. Osnove digitalne obrade slike. Prepoznavanje prostora. Problemi kod percepcije prostora. I kontrolna zadaća. Sustavi upravljanja kod mobilnih robota. Uvod. Podjela struktura upravljanja mobilnih robota. Modelske strukture upravljanja. Reaktivni sustavi upravljanja. Ponašajne strukture upravljanja. Brooks-ova struktura upravljanja. Hibridne strukture upravljanja. Lokalizacija mobilnih robota: lokalizacija Kalmanovim filterom i lokalizacija na temelju umjetnih orijentira. Planiranje putanje gibanja mobilnih robota. Uvod: definicija problema, konfiguracijski prostor, mjerenje putanje. Lokalne strategije planiranje putanje: potencijalna polja, ?Bug? algoritmi, algoritam dinamičkih prozora. Primjeri. Globalne strategije planiranja putanje: ?roadmap? algoritmi, dekompozicija prostora, pretraživanje grafova putanja. Integracija lokalnih i globalnih strategija. Primjeri. Izgradnja karte prostora. Pregled karata prostora. Izgradnja karte pomoću sonara. Izgradnja mrežaste karte. Problemi kod izgradnje karata prostora. Autonomno kreiranje karte prostora. II kontrolna zadaća.

1. klasificirati povijest i motive razvoja mobilnih robota uz primjere njihove primjene.
2. analizirati prikaze mehanizama lokomocije i njihovih karakteristika kod mobilnih robota.
3. formulirati modeliranje kinematičkih modela s ograničenjima.
4. formulirati / oblikovati modeliranje mjerne nesigurnosti i fuzije redundantnih mjerenja.
5. klasificirati senzoriku kod mobilnih robota.
6. utvrditi prikaz i modeliranje struktura upravljanja kod mobilnih robota.
7. analizirati lokalizaciju, planiranje putanje i izgradnju karte prostora kod mobilnih robota.

Obavezna literatura

• I) Obavezna literatura / Basic literature:
  Roland Siegwart, Illah R. Nourbakhsh, Davide Scaramuzza: ?Introduction to Autonomous Mobile Robots?, second edition, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, USA, 2011.
  Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani, Giuseppe Oriolo: ?Robotics – Modelling, Planning and Control?, Springer-Verlag London Limited, 2004.
  Ivan Petrović: ? Mobilna robotika?, skripta, FER, Zagreb, 2003.
  Željko Ban, Jadranko Matuško, Ivan Petrović: ?Primjena programskog sustava MATLAB za rješavanje tehničkih problema?, Graphis, Zagreb, 2010.
  Cameron Hughes, Tracey Hughes: ?Robot Programming: A Guide to Controlling Autonomous Robots?, Pearson Education, 2016.
  II) Dopunska literatura / Additional literature:
  Gregory Dudek, Michael Jenkin: ?Computational Principles of Mobile Robots?, Cambridge University Press, 2000.
  Dan B. Marghitu: ?Mechanisms and Robot Analysis with MATLAB?, Springer-Verlag London Limited, 2009.
  Peter Corke: ?Robotics, Vision and Control – Fundamental Algorithms in MATLAB??, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013.
  Gerald Cook: ?Mobile Robots – Navigation, Control and Remote Sensing?, A John Wiley & Sons, Inc., 2011.