MPŠ
MPŠ MP&Scaron MP&Scaron MP&Scaron Avtorji

Mednarodna
podiplomska šola
Jo˛efa Stefana

Jamova 39
SI-1000 Ljubljana
Slovenija

Tel: (01) 477 31 00
Faks: (01) 477 31 10
E-pošta: info@mps.si

Išči

Opis predmeta

Humanoidna in servisna robotika

Programi:

Informacijske in komunikacijske tehnologije, 3. stopnja

Sodelavci:

doc. dr. Bojan Nemec
doc. dr. Andrej Gams

Cilji:

Cilj predmeta je osvojiti znanja iz osnov humanoidne in servisne robotike, vodenja, učenja ter uporabe humanoidnih in servisnih robotov. Poudarek je na sodobnih pristopih vključevanja robotskih mehanizmov v človekovo okolje.

Pridobljena znanja bodo omogočila študentom razumevanje principov gibanja in obvladovanje osnov sodobnih tehnologij s področja servisne robotike ter prenos teh tehnologij v prakso.

Vsebina:

Osnovne značilnosti humanoidnih in servisnih robotov

Predstavitev nalog v parametrični obliki:
diskretne in periodične naloge
predstavitve s skritimi markovskimi modeli, skupek Gaussovih porazdelitev, mešana Gaussova regresija, dinamični generatorji giba, verjetnostni generatorji giba, interaktivni generatorji giba, podajni generatorji giba.

Učenje robotov:
s posnemanjem
spodbujevano učenje

Posploševanje gibanja:
statistične metode posploševanja

Avtonomno prilagajanje gibanja:
z uporabo učečih regulatorjev
z uporabo spodbujevanega učenja
z uporabo nevronskih mrež

Učenje in prilagajanje robotskih nalog v latentnih prostorih:
zapis nalog v latentnih prostorih
učenje in izvajanje gibanja v latentnih prostorih

Optimalno vodenje robotov:
optimalni regulator za linearne sisteme
razširitev optimalnega vodenja za nelinearne sisteme
prediktivno vodenje s pomočjo modelov

Humanoidni in servisni roboti v človekovem okolju:
sodelovanje človeka z robotom
fizična interakcija človek – robot in robot - okolje
sinhronizacija gibanja

Dvoročna manipulacija:
pristop gospodar-suženj
pristop s simetrično dekompozicijo nalog

Lokomocija

Navigacija:
SLAM
navigacija v zaprtih prostorih
navigacija na prostem

Senzorski sistemi za zaznavo okolja:
RGBD kamere
laserski detektorji
detektorji bližine

Uporaba servisnih robotov

Temeljna literatura in viri:

Izbrana poglavja iz naslednjih knjig:

• Siciliano, B., and Khatib, O. (eds.) Springer Handbook of Robotics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2016. ISBN 978-3-319-32552-1
• Corke, P. Field and Service Robotics, Springer, 2006. ISBN 10 3-540-33452-1
• Calinon, S. Robot Programming by Demonstration, EPFL Press 2009, ISBN-13: 978-1439808672
• Vadakkepat, P. and Goswami, A. (eds.) Humanoid Robotics: A Reference, Springer, 2017, ISBN 978-94-007-6045-5
• Haddadin, S.: Towards Safe Robots, Springer Berlin Heidelberg, 2014
• Kober, J. and Peters, J. Learning Motor Skills from Algorithms to Robot Experiments. Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. ISBN 978-3-319-03193-4
• Nemec, B., and Ude, A. Robot skill acquisition by demonstration and explorative learning, In New Trends in Medical and Service Robotics, Springer 2014, ISBN 978-3-319-05431-8
• Calinon, S. A Tutorial on Task-Parameterized Movement Learning and Retrieval, Intelligent Service Robotics (Springer), 9:1, 1-29, 2016.
• Herzog, A., Rotella, N., Mason, S., Grimminger, S., Schaal, S., Righetti, L. Momentum control with hierarchical inverse dynamics on a torque-controlled humanoid, Autonomous Robot 40: 473, 2016.
• Chen, N., Karl, M., van der Smagt, P. Dynamic Movement Primitives in Latent Space of Time-Dependent Variational Autoencoders. Proc. 16th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, 2016.

Izbrane reference nosilca:

• M. Tamosiumaite, B. Nemec, A. Ude, F. Wörgötter. Learning to pour with a robot arm combining goal and shape learning for dynamic movement primitives. Robot. auton. Syst, 59 (11), 910-922, 2011.
• A. Gams, A. J. Ijspeert, S. Schaal, J. Lenarčič. On-line learning and modulation of periodic movements with nonlinear dynamical systems. Autonomous robots, 27(1), 3-23, 2009.
• A. Ude, A. Gams, T. Asfour, J. Morimoto. Task-specific generalization of discrete and periodic dynamic movement primitives. IEEE transactions on robotics 26(5), 800-815, 2010.
• B. Nemec, A. Ude. Action sequencing using dynamic movement primitives. Robotica, 5 (30), 837-846, 2012.
• B. Nemec, R. Vuga, A. Ude. Efficient sensorimotor learning from multiple demonstrations. Advanced robotics, 3 (27), 1023-1031, 2013
• T. Petrič, T. L. Peternel, A. Gams, B. Nemec, L. Žlajpah. Navigation methods for the skiing robot. International journal of humanoid robotics, 4 (10), 1350029-1-1350029-21, 2013
• A. Gams, B. Nemec, A. J. Ijspeert, A. Ude. Coupling movement primitives : interaction with the environment and bimanual tasks. IEEE transactions on robotics, 30 (49), 816-830, 2014.
• R. Vuga, B. Nemec, A. Ude. Speed adaptation for self-improvement of skills learned from user demonstrations. Robotica, 34(12), 2806-2822, 2016
• A. Gams, T. Petrič, M. Do, B. Nemec, J. Morimoto, T. Asfour, A. Ude. Adaptation and coaching of periodic motion primitives through physical and visual interaction. Robotics and autonomous systems, 75,340-351, 2016
• F. Abu Dakka, B. Nemec, J. Jorgensen, T.R. Savarimuthu, N. Krüger, A. Ude. Adaptation of manipulation skills in physical contact with the environment to reference force profiles. Autonomous robots, 39 (2),199-217, 2016
• M. Deniša, A. Gams, A. Ude, T. Petrič. Learning compliant movement primitives through demonstration and statistical generalization. IEEE/ASME transactions on mechatronics, 21(5), 2581-2594, 2016

Načini preverjanja znanja:

Ustni izpit (50%)
Seminarska naloga z ustnim zagovorom (50%)

Obveznosti študentov:

Ustni izpit
Seminarska naloga z ustnim zagovorom

Zunanje povezave: