Moses - Bewegungsplanung

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Modul / Version
#41049 / #1

Gültigkeit
SoSe 2022 - WiSe 2022/23

Verfügbare Sprache(n)
Englisch

Titel des Moduls
Motion Planning
Bewegungsplanung

Leistungspunkte
6

Modulverantwortliche*r
Hönig, Wolfgang

Benotung
Benotet

Prüfungsform
Schriftliche Prüfung

Lehrsprache(n)
Englisch

Zugehörigkeit

Fakultät
Fakultät IV

Institut
Institut für Technische Informatik und Mikroelektronik

Fachgebiet
34342100 FG Intelligent Systems

Prüfungsausschuss
Keine Angabe

Kontakt

Sekretariat
MAR 4-4

Ansprechpartner*in
Hönig, Wolfgang

E-Mail-Adresse
hoenig@tu-berlin.de

Webseite

https://imrclab.github.io/teaching.html

Diese Modulbeschreibung ist nicht oder nicht vollständig auf deutsch hinterlegt.

Es wird auf Wunsch trotzdem der Inhalt der unvollständigen Spracheversion angezeigt.

Diese Modulbeschreibung gilt nicht im aktuellen Semester.

Die Modulbeschreibung gilt nur für den Zeitraum SoSe 2022 - WiSe 2022/23. Die Version für das aktuelle Semester (SoSe 2025) finden Sie hier: Modulbeschreibung des SoSe 2025

Lernergebnisse

Bewegungsplanung ist eine wichtige Grundlage für autonome Systeme mit Anwendungsfeldern in der Robotik, industriellen Automatisierung und selbstfahrenden Autos. Nach dem Kursabschluss haben Student*innen detailliertes Verständnis über folgende Themen: • Formalisierung von geometrischer, kinodynamischer und optimaler Bewegungsplanung; • Stichproben-basierte Verfahren: Schnell-erkundende Zufallsbäume (RRT), Wahrscheinlichkeitskarten (PRM); • Such-basierte Verfahren: A* auf Zustandsgittern; • Optimierungs-basierte Verfahren: Sequentielle Konvexe Programmierung; • Die relevanten theoretischen Eigenschaften dieser Algorithmen (Vollständigkeit, Optimalität, Komplexität). Student*innen werden imstande sein: • Zu entscheiden (theoretisch und empirisch) welche Verfahren für ein gegebenes Problem erfolgversprechend sind; • Einfache Versionen der Algorithmen selbst zu programmieren; • Aktuelle akademische und industrielle Werkzeuge der Bewegungsplanung (z.B.: Open Motion Planning Library (OMPL)) zu nutzen.

Lehrinhalte

Diese Lehrveranstaltung wird gemeinsam von Dr. Andreas Orthey (Realtime Robotics) und Dr. Wolfgang Hönig (TU Berlin) entwickelt und gehalten. Dieser Kurs bietet eine einheitliche Perspektive auf die Bewegungsplanung und beinhaltet Themen von verschiedenen Forschungs- und Industrie-gemeinden. Das Ziel ist sowohl die theoretischen und praktischen Grundlagen der verschiedenen Ansätze zu lehren, als auch die verschiedenen Methoden bezüglich der Anwendungsanfordungen zu unterscheiden. Teil 1: Grundlagen • Einführung, Motivation und Problemstellung • Konfigurationsraum, Transformationen, Rotationsbeschreibungen, Metriken • Effiziente Kollisionsprüfung Teil 2: Such-basierte Verfahren • A* und relevante Varianten mit ihren theoretischen Eigenschaften • Bewegungsprimitive, Planung auf Zustandsgittern Teil 3: Stichproben-basierte Verfahren • Stichprobentheorie (Dispersion, Diskrepanz) • Baum-basierte Planung: RRT, EST • Graph-basierte Planung: PRM • Asymptotisch-optimale Planung: RRT*; PRM* • Open Motion Planning Library (OMPL) Teil 4: Optimierungs-basierte Verfahren • Überblick über kontinuierliche eingeschränkte Optimierungsformulierung • Mathematische Kodierung für Bewegungsplanung Teil 5: Aktuelle und Fortgeschrittene Themen • Echtzeitplanung • Hybride Such-, Stichproben-, oder Optimierungs-basierte Bewegungsplanung • Maschinelles Lernen für die Bewegungsplanung • Bewegungsplanung für mehrere Roboter: dRRT, M*

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen	Art	Nummer	Turnus	Sprache	SWS	ISIS	VVZ
Motion Planning	IV		k.A.	en	4

ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Motion Planning (IV):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
Präsenzzeit	15.0	4.0h	60.0h
Vor-/Nachbereitung	15.0	8.0h	120.0h
			180.0h(~6 LP)

Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Wöchentliche Vorlesung und Hausaufgaben

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Programmierkenntnisse in C++ und Python

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Voraussetzung
Leistungsnachweis »Unbenoteter Übungsschein«

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Schriftliche Prüfung

Sprache(n)

Englisch

Dauer/Umfang

Keine Angabe

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Keine Angabe.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Aktuelle Informationen sind in dem dazugehörigen ISIS Kurs.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit: nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit: nicht verfügbar

Literatur

Empfohlene Literatur
Steven M. LaValle, Planning Algorithms, Cambridge University Press, 2006. Available for free at http://lavalle.pl/planning/.

Zugeordnete Studiengänge

Semester:

Zeige auch ausgelaufene Studiengänge und StuPOs

Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

	Studiengang / StuPO	StuPOs	Verwendungen	Erste Verwendung	Letzte Verwendung
Dieses Modul findet in keinem Studiengang Verwendung.

Sonstiges

Geeignet für Master- und Promotionsstudenten in Studienrichtungen welche autonome Systeme betrachten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Informatik, Elektrotechnik, Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik.