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Attività didattiche complementari per la Laurea Magistrale

Lego Lab: esperienze di robotica
con Lego Mindstorms NXT
ed e-Puck

Anno accademico 2006-2007

  • Docente: AndreaSterbini
  • Quando: dal 35 marzo 2008
  • Orario: lunedì dalle 10 alle 14
  • Dove: laboratorio "Bessie" in Via Salaria 113 - seminterrato
  • Crediti: 6

NOTA il laboratorio è disponibile agli studenti anche nel pomeriggio di mercoledì

Motivazione del laboratorio

Il laboratorio si propone di avvicinare lo studente a diversi argomenti nel campo della robotica mediante lo svolgimento di una serie di esperimenti e progetti di gruppo su argomenti della letteratura recente. In particolare lo studente verrà stimolato, nell'analisi sia dell'architettura che degli algoritmi da implementare, dalla necessità di realizzare sistemi con velocità di reazione abbastanza elevata per poter affrontare problemi legati al mantenimento dell'equilibrio del robot o all'inseguimento di oggetti in moto. La scelta di una piattaforma di riferimento dotata di risorse hardware/software limitate permetterà inoltre allo studente di affrontare le problematiche che nascono dall'implementazione su architetture limitate degli algoritmi presentati. Algoritmi più complessi potranno essere realizzati su PC, controllando il robot via comunicazione radio (Bluetooth). Questo permetterà agli studenti di affrontare anche problematiche computazionalmente più pesanti, quale l'estrazione di informazioni da immagini prese da telecamera, ed inoltre di avvalersi di linguaggi e metodi di elaborazione non disponibili sul robot. La disponibilità del mezzo di comunicazione radio permetterà inoltre di esplorare problematiche legate alla cooperazione tra robots.

Corsi utili

Il corso è introduttivo, ma per affrontare i progetti più complessi è utile se gli studenti hanno affrontato qualcuno dei seguenti argomenti:
  • apprendimento Bayesiano, reti neurali (Apprendimento Automatico)
  • rappresentazione della conoscenza, planning (Intelligenza Artificiale (ING))
  • analisi dei dati e segnali (Matematica Computazionale)
  • estrazione di features da immagini (Elaborazione di Immagini)
  • algoritmi distribuiti (Algoritmi Paralleli e Distribuiti)

Programma delle attività didattiche (preliminare)

Ciascuna delle esperienze didattiche verterà sulla realizzazione pratica di un problema presente in letteratura e nello studio di uno o più articoli sull'argomento. Il Legolab sarà organizzato come una serie di incontri settimanali in laboratorio di circa 5 ore ciascuno, in cui gli studenti affronteranno teoricamente e praticamente i temi presentati. Il Legolab sarà loro inoltre disponibile per almeno un'altro pomeriggio/mattina per poter ripetere le esperienze o progettarne di nuove.

Le attività del Legolab affronteranno gli argomenti (preliminare):

  • programmazione del modulo Lego Mindstorms, comunicazione, interazione col PC
  • cinematica diretta e inversa
    • Esperienza: controllo di un braccio robotico a 3 dof (gradi di libertà)
  • controllo dell'equilibrio basato su PID
    • Esperienza: realizzazione del LegWay: robot su 2 ruote che si tiene in equilibrio dinamico e si sposta nell'ambiente
  • estrazione di dati sensoriali semplici da sensori o immagini (features, blobs colorati, ...)
    • Esperienza: inseguimento di un oggetto con una panning-camera a 2 dof
  • architetture di controllo reattive e ibride
    • Esperienza: realizzazione del Raccattapalle: robot autonomo che cerca palle da tennis, le raccoglie e le ripone in un cesto [Murphy]
  • navigazione odometrica e landmark-based in ambiente conosciuto
    • Esperienza: costruzione di un robot che si muove in un ambiente conosciuto cercando il percorso che lo porta ad una determinata destinazione
  • costruzione della mappa di un ambiente sconosciuto (indoor)
    • Esperienza: realizzazione di un robot che esplora un ambiente sconosciuto e ne costruisce la mappa

Altri esempi di robot potrebbero essere proposti a seconda delle preferenze degli studenti

Modalità d'esame

La parte finale del laboratorio sarà dedicata alla progettazione di robot (eterogenei) che cooperino per lo svolgimento di un compito.

Mappa cooperativa: costruire cooperativamente una mappa di un ambiente sconosciuto indoor. [Parker]

Valutazione

Il voto del Legolab sarà basato sulla valutazione del progetto realizzato e su una sua discussione orale.

Domande

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Topic revision: r7 - 2008-03-10 - AndreaSterbini





 
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