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 goal of the course is to first introduce a modern task-priority based control of complex robotic systems such as dual arm robots, mobile manipulators, floating underwater vehicle-manipulator systems are characterized by a high number of degrees of freedom. Then the same framework is extended to the case where multiple robots need to work together, for example to manipulate and transport objects cooperatively

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)

MICHELE AICARDI

GIUSEPPE CASALINO

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

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