===== Praktická robotika - cvičení (zima 2024/25)  =====

==== Organizace cvičení ====
  * Na začátku semestru budou studenti rozděleni do dvoučlenných skupin.
  * Každá skupina bude implementovat aplikaci realizující úlohu explorace neznámého prostředí (viz [[zadani|zadání]]).
  * Jednotlivé podsystémy realizovaného klienta (v rámci samostatných úloh) budou studenti zkoušet nejprve na simulátoru [[http://gazebosim.org/|Gazebo]] a poté na reálných robotech TurtleBot.

Zápočet bude udělen na základě následujících kritérií:
    * chování robotu při závěrečném předvedení cvičícím,
    * ústní prezentace funkčního algoritmu klienta cvičícímu,
    * znalost předloženého kódu klienta
 
  * K získání zápočtu je nutná pravidelná účast studenta na cvičení (povoleny jsou dvě absence).
  * Hodnocení ze cvičení je **jedinou** součástí celkového hodnocení studenta (známky z předmětu).

{{:courses:a0m33par:lab.jpg?600| Lab}}

{{ :courses:a0m33par:ex1.zip |}}
==== Úloha 1 - Obstacle avoidance ====
  * Cílem cvičení je seznámit se se základní robotickou smyčkou, vyčitání senzorů a řízení robotu na úloze vyhýbání se překážkám (obstacle avoidance). 
  * {{ :courses:a0m33par:ex1.zip | Šablona kódu}}
  * {{ :courses:a0m33par:modely_gazebo.zip | Modely gazebo}} - extrahujte do složky ~/.gazebo/ ve vašem domovském adresáři. Pokud neexistuje tak ji vytvořte, nebo se vytvoří sama po prvním spuštění gazebo.
  * {{ :courses:a0m33par:ex1.pdf | Postup řešení}}
  * Pro použití s reálným robotem:

  zaměňte v kódu při inicializaci robotu příkaz "robot.enableRequestResponseServices();" za příkaz "robot.setAsyncMode();"
 {{:courses:a0m33par:switch.png}}
  a v terminálu exportujte proměnnou "IGN_PARTITION=bridge"
 {{:courses:a0m33par:export.png}}
  * [[https://www.youtube.com/embed/dJT0tmQoFsY?rel=0&autoplay=1 | Video: motivační ukázka řešení v systému Syrotek]]
==== Úloha 2 - Plánování na binární mřížce ====
  * Plánování cesty je jednou ze základních úloh, které musí řešit autonomní mobilní robot při realizaci téměř libovolné úlohy. Cílem cvičení je naimplementovat Dijkstrův algoritmus pro plánování na binární mřížce.
  * {{ :courses:a0m33par:ex2.zip | Šablona kódu}}
  * {{ :courses:a0m33par:ex2.pdf | Postup řešení }}  
  * {{ :courses:a0m33par:planning.pdf | O plánování na mřížce}}

  * Videa 
{{ :courses:a0m33par:Dijkstra_alg_example.mp4 | Video - Dijkstra na grafu}}
{{ :courses:a0m33par:Dijkstra_alg_grid.mp4 | Video - Dijkstra na mřížce}}  
{{ :courses:a0m33par:Dijkstra_exploration.mp4 | Video - prohledávání Dijkstrovým algoritmem}}


==== Úloha 3 - Prohledávání neznámého prostředí ====
  * Prohledávání neznámého prostředí je komplexní úloha zahrnující řadu základních robotických dovedností – tvorbu mapy, plánování, řízení, lokalizaci a vyšší plánování. S některými těmito dovednostmi jste se již seznámili na předchozích cvičeních, další budete v rámci této úlohy implementovat. Výstupem by pak měl být algoritmus navigující robot v neznámém prostředí za účelem vytvoření mapy tohoto prostředí. V této úloze se předpokládá, že pozice robotu je známá.
  * **Prohledávání neznámého prostředí**
    * Modifikujte mapu prostředí na základě aktuálních dat z laserového dálkoměru.
    * Najděte v mapě tzv. frontiers a vyberte z nich následující cíl.
    * K vybranému cíli naplánujte cestu a tuto cestu realizujte driverem SND.
    * Proveďte experimenty v simulátoru i na reálném systému.
  * {{ :courses:a0m33par:ex3_v2.zip | Šablona kódu}}
  * {{ :courses:a0m33par:ex3.pdf | Postup řešení}}
  * {{ :courses:a0m33par:intro.pdf | Úvod k prohledávání}}
  * {{ :courses:a0m33par:mapping.pdf | O mapování}}
  * [[https://www.youtube.com/embed/LmOUyKEAAcI?rel=0&autoplay=1 | Video: ukázka řešení v systému Syrotek]]


  *V novějších verzích Ubuntu může být nutné změnit v soboru student/ex3/CMakeLists.txt verzi kompilátoru z -std=c++11 na -std=c++17
  
  
==== Úloha 4 - Manipulace s objektem (bonusová úloha) ====
  * V této bonusové úloze využijete kódy pro mapování, plánování a navigaci z předchozích úloh. Vaším úkolem bude detekovat pozici objektu (válce) v prostředí a za pomoci vašeho robotu válec přemístit na určenou lokaci.

  * **Postup řešení:**
    * Využijte kód z úlohy č. 3
    * Naimplementujte funkci pro detekci válce v laserových datech
    * Vytvořte si zjednodušený stavový automat ve kterém budete přepínat mezi funkcemi hledání, přesouvání, a tlačení
    * Vaším úkolem bude
      * Hledání: Najděte pozici válce
      * Přesouvání: Navigujte robota do optimální pozice, ze které může začít tlačit válec směrem k cíli
      * Tlačení: Řiďte robota tak, aby dotlačil válec na vámi požadovanou pozici

  * {{ :courses:a0m33par:ex3_bonus.pdf | Postup řešení}}
  * {{ :courses:a0m33par:par_lab_valec.zip | Mapa pro simulaci úlohy}} - Mapu můžete vložit mezi gazebo světy ve vašem kódu z úlohy 3


[[start|Zpět]] na stránky předmětu.