Robótica Cognitiva
0
2022-2023
02042783
Robótica, Controlo e Sistemas
Português
Inglês
Presencial
6.0
Opcional
2º Ciclo - Mestrado
Conhecimentos de Base Recomendados
Estruturas de Dados e Algoritmos; Probabilidades e Estatística; Sistemas Robóticos Autónomos
Métodos de Ensino
Aulas do tipo magistral para apresentação teórica dos conteúdos do programa com recurso a meios audiovisuais.
Aulas laboratoriais, para implementação e apresentação dos resultados de pequenos projectos sobre algoritmos para robôs cognitivos, implementados em ambiente de simulação baseado em ROS ou em robôs reais.
Resultados de Aprendizagem
Os robôs cognitivos são sistemas robóticos autónomos capazes de realizar comportamentos inteligentes. Estes sistemas têm de processar a informação sensorial de modo a percecionarem o ambiente em que operam e construirem representações desse ambiente e uma base de conhecimento que lhes permita raciocinar, planear acções, tomar decisões, e eventualmente aprenderem com o resultado dessas ações, de modo a alcançarem objetivos que lhes permitam completar as missões para que foram concebidos. Estas capacidades de perceção e raciocínio são alcançadas através da utilização de técnicas de inteligência artificial.
O principal objetivo desta unidade curricular é dotar o estudante dos conhecimentos fundamentais para projetar, implementar e testar algoritmos que permitam aplicar sistemas baseados em robôs cognitivos em aplicações reais.
Estágio(s)
NãoPrograma
1. Introdução à robótica cognitiva
Ciclo de percepção-raciocínio-acção
ROS, simuladores de robôs móveis
2. Sensação e percepção
Extracção de informação a partir dados sensoriais: percepção semântica
Estimação probabilística e seguimento de características estáticas e dinâmicas
3. Representação do ambiente, localização e SLAM
Mapas probabilísticos: grelhas e grafos, mapeamento topológico e semântico
Localização baseada em métodos Monte Carlo
Algoritmos SLAM para grelhas e grafos
4. Planeamento, raciocínio e tomada de decisão sob incerteza
Planeamento de movimentos com amostragem
Planeamento e exploração baseada na teoria da informação
Raciocínio usando lógica formal
Processos de Markov parcialmente observáveis
5. Robôs cooperativos
Principais características e desafios
Robótica de enxame
Cooperação explícita
Percepção cooperativa
6. Estudos de casos de aplicação
Robôs de serviço: robôs patrulhamento, robôs sociais assistenciais
Robôs de campo: busca e salvamento, remoção de minas
Docente(s) responsável(eis)
Rui Paulo Pinto da Rocha
Métodos de Avaliação
Avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo: 50.0%
Exame: 50.0%
Bibliografia
Alonzo Kelly. "Mobile robotics: mathematics, models, and methods", Cambridge University Press, 2014. ISBN: 978-1107031159
Sebastian Thrun, Wolfram Burgard, Dieter Fox, "Probabilistic Robotics", The MIT Press, 2005. ISBN: 978-0-262-20162-9
Howie Choset, Kevin M. Lynch, Seth Hutchinson, George A. Kantor, Wolfram Burgard, Lydia E. Kavraki, Sebastian Thrun, "Principles of Robot Motion Theory, Algorithms, and Implementations", The MIT Press, 2005. ISBN 978-0-262-03327-5
Steven M. LaValle. "Planning Algorithms", Cambridge University Press, 2006. ISBN: 978-0-521-86205-9
Stuart J. Russell, and Peter Norvig. “Artificial intelligence: a modern approach”, Fourth edition, Pearson, 2020. ISBN: 978-0134610993