Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA INFORMATICA
Insegnamento
ROBOTICA AUTONOMA
INL1001834, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA INFORMATICA
IN0521, ordinamento 2009/10, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese AUTONOMOUS ROBOTICS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2018-IN0521-000ZZ-2017-INL1001834-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile EMANUELE MENEGATTI ING-INF/05
Altri docenti ELISA TOSELLO ING-INF/05

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INL1001834 ROBOTICA AUTONOMA EMANUELE MENEGATTI IN0520

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria informatica ING-INF/05 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 01/10/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2018/19 Ord.2009

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
10 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 MENEGATTI EMANUELE (Presidente)
GHIDONI STEFANO (Membro Effettivo)
FERRARI CARLO (Supplente)
MORO MICHELE (Supplente)
9 A.A. 2017/2018 01/10/2017 15/03/2019 MENEGATTI EMANUELE (Presidente)
GHIDONI STEFANO (Membro Effettivo)
BADALONI SILVANA (Supplente)
MORO MICHELE (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Nessuno
Conoscenze e abilita' da acquisire: Conoscenze: confronto delle caratteristiche della robotica di servizio rispetto alla robotica manufatturiera; la relazione fra percezione ed azione nei sistemi naturali ed artificiali; elementi di visione robotica; i principi di locomozione dei sistemi robotici autonomi; il confronto fra le tecniche algoritmiche e la pianificazione; sperimentazione e valutazione di algoritmi di pianificazione del moto e collision avoidance; l’importanza dell’apprendimento automatico per la esecuzione dei task robotici; progetto e sviluppo di ambienti di programmazione e simulazione per robotica autonoma;.

Abilità: tecniche di programmazione in tempo reale mediante i linguaggi C++ e Python; utilizzo dei sistemi middleware per robotica, con particolare riguardo a ROS; sviluppo di sistemi di simulazione per la sperimentazione robotica; utilizzo delle librerie OpenCV (Open-source Computer Vision), PLC (Point Cloud Library) e OMPL (Open Motion Planning Library); programmazione dei robot autonomi e di robot industriali cooperativi; programmazione di sistemi robotici multi-link; modellazione del funzionamento dei sistemi artificiali intelligenti.
Modalita' di esame: L’esame consiste in un esame scritto e nella presentazione della soluzione sviluppata di un progetto di laboratorio proposto dal docente.
Criteri di valutazione: Con riferimento alla attività sperimentale sviluppata in laboratorio, il docente verificherà la capacità da parte dello studente di aver portato a termine compiutamente gli esperimenti assegnati, e di aver valutato correttamente la prestazione delle soluzioni adottate. Per quanto riguarda la Tesina il docente valuterà la capacità di inquadrare l’argomento scelto con riferimento allo stato dell’arte originale, l’eventuale contributo originale degli algoritmi o delle metodologie proposte, l’individuazione delle potenziali ricadute applicative dei sistemi robotizzati studiati o sviluppati nel settore dei servizi o della manifattura, e/o l’eventuale sviluppo scientifico futuro delle innovazioni proposte.
Contenuti: Argomenti presentati a lezione:
- Introduzione alle problematiche della robotica di servizio, con riferimento ai dati statistici della produzione industriale mondiale.
- Gli algoritmi fondamentali per il Motion Planning. Il Configuration Space. La suddivisione in celle. I diagrammi di Voronoi. I metodi probabilistici. Kinodynamic motion planning. I campi di potenziali. Gli algoritmi di rilevamento delle collisioni e di calcolo della distanza. - La robotica behavior based. I sistemi deliberativi. Architetture di controllo ibride per robot mobili.
- La visione robotica, con particolare riferimento ai sistemi di visione omnidirezionali. Percezione e auto-localizzazione di robot mobili. Sistemi di visione distribuita.
- Linguaggi ed ambienti di programmazione per robotica. I sistemi di simulazione per robotica.
- Pianificazione di task robotici per applicazioni manufatturiere.
- I sistemi multi-robot. Tecniche di coordinamento di team di robot.
- Sviluppo di interfacce uomo-macchina. La robotica nell’arte e nella cultura: confronto fra la visione scientifica dei robot da parte del mondo occidentale rispetto a quello orientale. Problematiche ed applicazioni dei robot umanoidi.

Esperimenti di laboratorio: lo studente dovrà portare a termine i tutorial di laboratorio che in maniera incrementale gli foniranno gli strumenti software e le conoscenze per affrontare il progetto finale di laboratorio che sarà oggetto d'esame.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Presentazione in aula mediante lezioni frontali dei concetti di base della robotica autonoma, con riferimento ai principi della intelligenza artificiale ed alle tecniche e metodologie informatiche. Enfasi sul robot visto come integratore della conoscenza sviluppata nelle diverse aree disciplinari che contribuiscono alla sua progettazione e costruzione. Invito alla consultazione sul web dei risultati più recenti della ricerca in robotica autonoma, e dei contenuti didattici offerti dai corsi di robotica delle migliori università internazionali. Individuazione dei problemi aperti della ricerca in robotica e loro inquadramento in un quadro più generale del dibatito scientifico e tecnologico. Comprensione del problema del trasferimento tecnologico della ricerca in robotica verso le sue applicazioni nel settore dei servizi e della manifattura. Organizzazione delle sperimentazioni di laboratorio attraverso un processo graduale di crescente difficoltà su robot sia reali sia simulati.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Consultazione del sito del corso sulla piattaforma Moodle dove verranno caricate settimanalmente le slide proiettate durante il corso, i testi delle esercitazioni di laboratorio ed i tutorial oltre ad altro materiale utile all’apprendimento dei contenuti del corso.
Testi di riferimento:
  • R. Siegwart, I.R. Nourbakhsh, D. Scaramuzza, Introduction to Autonomous Mobile Robots - 2nd Edition. Cambridge, Massachussetts: The MIT Press, 2011. Cerca nel catalogo
  • H. Choset, K.M. Lynch, S. Hutchinson, G. Kantor, W. Burgard, L.E. Kavraki and S. Thrun, Principles of Robot Motion. Theory, Algorithms, and Implementations. Cambridge, Massachussetts: A Bradford Book, The MIT Press, 2005. Cerca nel catalogo
  • R. Murphy, Introduction to AI Robotics. Cambridge, Massachussetts: A Bradford Book, The MIT Press, 2000. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Case study
  • Working in group
  • Problem solving
  • Videoriprese realizzate dal docente o dagli studenti
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • One Note (inchiostro digitale)
  • Top Hat (active quiz, quiz)
  • librerie software: OpenCV, PCL, ROS (Robot Operating System), OMPL

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Industria, innovazione e infrastrutture