Available courses

Συνοπτική Περιγραφή του μαθήματος:

α) Σύντομη κριτική επισκόπηση και ανάλυση των υφιστάμενων αυτόνομων ρομπότ, καθώς και εδραίωση και επέκταση των γνώσεων σε εφαρμογές ρομποτικής. Συνοπτική παρουσίαση των διαφορετικών ενοτήτων του μαθήματος και επαφή με τα διαφορετικά αντικείμενα που σχετίζονται με τα κινούμενα ρομπότ. Ανάθεση βιβλιογραφικών εργασιών. (3 ώρες)

β) Παρουσίαση θεμάτων που σχετίζονται με τη φυσική αλληλεπίδραση ενός κινούμενου ρομπότ με το περιβάλλον του (locomotion) εξετάζοντας διαφορετικές κατηγορίες κινούμενων ρομπότ (βαδίζοντα, τροχοφόρα, ιπτάμενα) και αναλύοντας τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ικανά να κινηθούν στο περιβάλλον αυτό. (2 ώρες)

γ) Παρουσίαση θεμάτων που σχετίζονται με την κινηματική ανάλυση των τροχοφόρων ρομπότ εξετάζοντας περιορισμούς κύλισης και ολίσθησης για διαφορετικά είδη τροχών και συνθέτοντας στη συνέχεια από τις κινηματικές εξισώσεις των επιμέρους τροχών, το κινηματικό μοντέλο ενός κινούμενου ρομπότ ανάλογα με το είδος των τροχών που χρησιμοποιούνται και το γεωμετρικό σχηματισμό των τροχών στο σώμα του ρομπότ. Εξετάζονται θέματα που σχετίζονται με την ορθή και την αντίστροφη κινηματική ανάλυση ενώ σε συνεργασία με τους φοιτητές παρουσιάζονται παραδείγματα σύνθεσης κινηματικών μοντέλων για διαφορετικούς τύπους ρομπότ. Εξετάζονται επίσης έννοιες που σχετίζονται με την ικανότητα ελιγμών κινούμενων ρομπότ, ενώ αποσαφηνίζονται έννοιες όπως ολονομικά και μη ολονομικά ρομπότ, διαδρομή και τροχιά κινούμενου ρομπότ, ανοικτός και κλειστός βρόχος ελέγχου. Ανάθεση εργασιών ανάλυσης και ανάπτυξης που σχετίζεται με την κινηματική ανάλυση. (7 ώρες)

δ) Αντίληψη από κινούμενα ρομπότ. Παράσταση αβεβαιότητας. Στατιστική παράσταση τυχαίου σφάλματος, διάδοση σφάλματος. Παρουσίαση των βασικών εννοιών που σχετίζονται με μετρήσεις από αισθητή­ρες που χρησιμοποιούνται από κινούμενα ρομπότ και εξέταση των χαρακτηριστικών των πιο βασικών αισθητήρων. Συζήτηση των προβλημάτων που εμφανίζουν οι αισθητήρες κατά τη χρήση τους και μέθοδοι αντιμετώπισης των προβλημάτων αυτών. Συνοπτική παρουσίαση εννοιών και μεθόδων που σχετίζονται με την όραση μηχανών. Ανάθεση εργασιών ανάλυσης και ανάπτυξης που σχετίζεται με μεθόδους εντοπισμού θέσης, χαρτογράφησης, σχεδιασμού διαδρομής, αποφυγής εμποδίων, πλοήγησης. (3 ώρες)

ε) Οδομετρία με ρομπότ διαφορικής οδήγησης. Παρουσίαση διαφορετικών προσεγγίσεων αναπαρά­στασης χάρτη. Βασικοί ορισμοί και έννοιες από τη θεωρία πιθανοτήτων. Εντοπισμός της θέσης ενός κινούμενου ρομπότ ακολουθώντας πιθανοτική ή μη πιθανοτική προσέγγιση. Συνοπτική παρουσίαση μεθόδων ταυτόχρονου εντοπισμού της θέσης και χαρτογράφησης (SLAM). Ανάθεση εργασιών ανάλυσης και ανάπτυξης που σχετίζεται με μεθόδους εντοπισμού θέσης, χαρτογράφησης, σχεδια­σμού διαδρομής, αποφυγής εμποδίων, πλοήγησης. (3 ώρες)

στ) Παρουσίαση διαφορετικών προσεγγίσεων για τη δημιουργία διαδρομής ενός κινούμενου ρομπότ. Μελέτη διαφορετικών αλγόριθμων για την αποφυγή εμποδίων από ένα ρομπότ και συζήτηση για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Παρουσίαση διαφορετικών προσεγγίσεων αρχιτεκτο­νικών πλοήγησης. (3 ώρες)

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο μεταπτυχιακός φοιτητής θα είναι σε θέση να: 

  • Αναπτύξει δεξιότητες στον προγραμματισμό ενός κινούμενου ρομπότ για την εκτέλεση όλο και περισσότερο εξελιγμένων εργασιών.
  • Επιλέξει τις πιο κατάλληλες τεχνικές για το σχεδιασμό της κίνησης.
  • Αποφασίζει για ρομποτική βοήθεια σε ενδιαφέροντα και προκλητικά προβλήματα, π.χ. σε αποστολές διάσωσης, με το συντονισμό πολλών ρομπότ, κ.λ.π.
  • Αξιολογεί γενικά τις πτυχές ανάπτυξης πλήρως αυτόνομων ρομπότ.
  • Αναπτύξει τις δεξιότητες που απαιτούνται για τη διεξαγωγή έρευνας και ανάπτυξης με διαφορετικές κατηγορίες κινούμενων ρομπότ στη βιομηχανία, τον ακαδημαϊκό χώρο και αλλού.  

Το μάθημα είναι οργανωμένο σε 6 ενότητες. Προβλέπεται ωστόσο ενδιάμεση on-line επικοινωνία με σκοπό την υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας.

Ενότητα 1. WorkShop επάνω στο αντικειμενοστραφές μοντέλο. Πιο συγκεκριμένα, σε εύλογο χρονικό διάστημα πριν την διεξαγωγή του μαθήματος, θα δοθεί μια άσκηση στους σπουδαστές της οποίας η λύση ενσωματώνει τα βασικά χαρακτηριστικά του αντικειμενοστραφούς μοντέλου και άλλα σύγχρονα πρότυπα, όπως lambda expressions, streaming, functional programming, κά. Κατά την διάρκεια του μαθήματος σε συνεργασία με τους σπουδαστές και υπο την καθοδήγηση του διδάσκοντος θα γίνει ανάλυση του προβλήματος (κειμένου), θα σχεδιαστούν οι κλάσεις και θα προχωρήσει έως ένα βαθμό η υλοποίηση. Διάρκεια Ενότητας: 4 ώρες.

Ενότητα 2. Κατά την χρονικό διάστημα από την διδασκαλία της ενότητας 1 μέχρι την διδασκαλία της ενότητας 2, θα υπάρχει συνεχής on-line επικοινωνία μεταξύ διδάσκοντος και σπουδαστών ώστε οι σπουδαστές να υποστηριχθούν επαρκώς στην προσπάθεια τους να υλοποιήσουν την άσκηση που τους ανατέθηκε στο πλαίσιο της ενότητας 1. Κατά την διάρκεια της διάλεξης της ενότητας 2, θα παρουσιαστούν οι λύσεις, τόσο στο framework της Java όσο και στο πλαίσιο της Python. Θα διευκρινιστούν όλα τα σχετικά θεωρητικά ζητήματα. Διάρκεια Ενότητας: 4 ώρες.

Ενότητα 3: Θα παρουσιαστούν οι βασικές αρχές σχεδίασης και ανάπτυξης διεπαφής χρήστη με το πλαίσιο JavaFX. Θα παρουσιαστεί και αναλυθεί ολοκληρωμένη παραθυρική εφαρμογή που ενσωματώνει τον αλγόριθμο τεχνητής ευφυίας MiniMax. Σε αυτό το πλαίσιο θα αναλυθεί σε βάθος και η αναδρομή(Recursion) ως τεχνική που αξιοποιείται ευρέως σε εφαρμογές τεχνητής ευφυίας. Διάρκεια Ενότητας: 4 ώρες.

Ενότητα 4: Θα παρουσιαστούν και θα εφαρμοστούν με την συμμετοχή των σπουδαστών μέθοδοι μεταφοράς της παραθυρικής εφαρμογής της ενότητας 3 σε όλες τις κύριες πλατφόρμες κινητών (Android, iOs, Windows). Διάρκεια ενότητας : 3 ώρες.

Ενότητα 5:  Θα παρουσιαστούν και θα εφαρμοστούν με την συμμετοχή των σπουδαστών μέθοδοι μετεξέλιξης της παραθυρικής εφαρμογής της ενότητας 3 σε Εμπλουτισμένη Εφαρμογή Διαδικτύου (RIA). Διάρκεια ενότητας : 3 ώρες.

Ενότητα 6: Θα συζητηθούν σύγχρονα σχεδιαστικά πρότυπα, όπως properties, concurrent collections, event handling, javafx css, κά. Επίσης, οι σπουδαστές θα παρουσιάσουν τις εργασίες τους, θα συγκεντρώσουν σχόλια και παρατηρήσεις επάνω σε αυτές τα οποία θα ενσωματώσουν πριν την τελική παράδοση των εργασιών τους. Διάρκεια ενότητας : 3 ώρες.