PRESENTAZIONE

Sistemi robotici multipli possono essere cooperare per raggiungere un dato insieme di obiettivi. Per esempio, una squadra di veicolo sensorizzati può effettuare missioni distribuite di esplorazione, monitoraggio e survey di aree, mentre manipolatori mobili multipli possono manipolare, trasportare e assemblare oggetti. Questo insegnamento presenta un framework di controllo task-priority e la sua estensione cooperativa.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The course presents modern task-priority based control approaches to complex robotic systems. A general framework capable of controlling robotic structures ranging from fixed-base arms to dual arm mobile manipulators is discussed. The same framework is extended to cooperative anipulation by multiple agents in a distributed way.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• Definire gli obiettivi di controllo del sistema robotico
• Scegliere il livello di priorità più adatto per il task di controllo 
• Creare diverse azioni di controllo, ciascuna rappresentate un "blocco base" di funzionamento dell'agente robotico
• Conoscere l'estensione al caso di manipolazione cooperativa

PREREQUISITI

Per l'insegnamento a 4 CFU, lo studente dovrà conoscere già i fondamenti di cinematica.

MODALITA' DIDATTICHE

Le modalità didattiche dell'insegnamento sono le seguenti.

Circa 20 (insegnamento 4 CFU) ore sono dedicate a lezioni frontali per la presentazione dei contenuti teorici del corso. Le ore rimanenti sono utilizzate per attività di laboratorio. Nello specifico, sono proposti una serie di esercizi a difficoltà crescente. Gli esercizi sono da svolgere all'interno di un ambiente di simulazione MATLAB messo a disposizione dal docente.

Un continous assessment verrà fatto sugli esercizi svolti durante la lezione.

PROGRAMMA/CONTENUTO

L'insegnamento a 4 CFU copre i seguenti argomenti

• Introduzione all'architettura di controllo task-priority per un singolo agente
  • Definizioni di base: frames, sistema di attuazione e sensoriale
  • Separazione gerarchica dei livelli di controllo cinematici e dinamici
• Controllo task-priority based
  • Obiettivi di controllo
  • Task di controllo
  • Azioni di controllo
  • Inversione cinematica task-priority
• Controllo cooperativo
  • Estensione del framework per la manipolazione cooperativa
  • Cooperazione per esplorazione di aree

L'insegnamento a 6 CFU copre anche, all'inizio del corso, i seguenti argomenti

• Fondamenti di cinematica
  • Frames, Matrici di rotazione e trasformazione
  • Definizione e proprietà del vettore velocità angolare
  • Derivate temporali dei vettori
• Inversione cinematica 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Le note dell'insegnamento sono messe a disposizione su Aulaweb e coprono tutti i contenuti dell'insegnamento.

Per ulteriori approfondimenti, gli studenti posso consultare i seguenti libri e papers:

• Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani, L., Oriolo, G. (2009) Robotics: Modelling, Planning and Control. ISSN: 1439-2232
• Antonelli, G. (2018) Underwater robots. ISSN: 1610-7438
• Simetti, E., & Casalino, G. (2017). Manipulation and transportation with cooperative underwater vehicle manipulator systems. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 42(4), 782-799.
• Simetti, E., & Casalino, G. (2016). A novel practical technique to integrate inequality control objectives and task transitions in priority based control. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 84(1-4), 877-902.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ENRICO SIMETTI (Presidente)

FRANCESCO WANDERLINGH

GIOVANNI INDIVERI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://courses.unige.it/11160/p/students-timetable

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame si basa su un progetto (simulativo) assegnato durante il corso. Il progetto è svolto nello stesso ambiente MATLAB usato durante le lezioni finali del corso.

Il progetto richiede lo sviluppo di un controllore task-priority per un dato sistema robotico e un dato caso di studio. L'esame si svilupperà attorno alla discussione del progetto, e ai contenuti del corso presentati.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà essere in grado di progettare un controllore task-priority per il sistema robotico dato. Tale abilità sarà valutata attraverso la discussione del progetto sviluppato (70%) e dal continuous assessment (30%).

I seguenti punti saranno particolarmente rilevanti nella valutazione finale:

• correttezza delle relazioni Jacobiane utilizzate
• l'abilità dello studente nella discussione del progetto svilupatto e della sua compresione dei concetti sottostanti
• quanti e quali dei task di controllo sono stati implementati correttamente nella simulazione

Calendario appelli