2 - Coordinatore Scientifico 3 - Responsabile dell'Unità ...webuser.unicas.it/memonet/UNIRM1.pdf · Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" Dipartimento di INFORMATICA E SISTEMISTICA

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE DELL'UNIVERSITÀ E DELLA RICERCADIREZIONE GENERALE DELLA RICERCAPROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALERICHIESTA DI COFINANZIAMENTO (DM n. 1407 del 4 dicembre 2008)

PROGETTO DI UNITÀ DI RICERCA - MODELLO BAnno 2008 - prot. 2008EPKCHX_003

1 - Area Scientifico-disciplinare

09: Ingegneria industriale e dell'informazione 100%

2 - Coordinatore Scientifico

CHIAVERINI STEFANO

Professore Ordinario

Università degli Studi di CASSINO

Facoltà di INGEGNERIA

Dipartimento di AUTOMAZIONE, ELETTROMAGNETISMO, INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE E MATEMATICA INDUSTRIALE

3 - Responsabile dell'Unità di Ricerca

ORIOLO GIUSEPPE

Professore Associato confermato 06/08/1962 RLOGPP62M06L049L

Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"

Dipartimento di INFORMATICA E SISTEMISTICA

06 77274051(Prefisso e telefono)

06 77274033(Numero fax)

[email protected]

4 - Curriculum scientifico

Testo italianoGiuseppe Oriolo ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi presso l'Università di Roma "La Sapienza" nel 1992. Dopo essere stato RicercatoreUniversitario a partire dal 1994, è divenuto Professore Associato di Automatica presso il Dipartimento di Informatica e Sistemistica della stessa università nel 1998(confermato dal 2001), dove dirige inoltre il Laboratorio di Robotica. Ha inoltre tenuto corsi come professore a contratto presso presso le Università di Siena, diCassino e di Roma Tre, ed è stato Visiting Scholar presso il Center for Robotic Systems della University of California at Santa Barbara. I suoi interessi di ricercariguardano il controllo non lineare e la robotica, e in particolare: pianificazione e controllo per robot anolonomi mobili; controllo visuale del moto; sistemimultirobot; costruzione di mappe, localizzazione e navigazione sensoriale per robot mobili; controllo remoto e telelaboratori; pianificazione del moto in presenza diostacoli; controllo per apprendimento di sistemi robotici; pianificazione e controllo per robot cinematicamente ridondanti; robotica assistiva. Su questi temi diricerca ha pubblicato due libri e oltre 120 articoli su riviste e atti di convegni internazionali.

Giuseppe Oriolo è stato Associate Editor delle IEEE Transactions on Robotics and Automation dal 2001 al 2003, e delle IEEE Transactions on Robotics dal 2003 al2005. Dal gennaio 2009 è Editor della stessa rivista. E' Senior Member dell'IEEE. Ha fatto parte del Program Committee di numerosi congressi internazionali, tracui la European Control Conference (1995), la IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA: 2002-2009) il World Automation Congress (2000,2002, 2004), la Robocup 2003, la IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS: 2003, 2006, 2007), la International Conference onAdvanced Robotics (ICAR: 2005, 2007) e molti altri. Dal 2007 fa parte del Conference Editorial Board della IEEE Robotics and Automation Society, e dal 2008 èArea Chair per Robotics: Science and Systems.

Testo ingleseGiuseppe Oriolo received the Ph.D. in Systems Engineering from the University of Rome "La Sapienza" in 1992. From 1994 to 1998 he has been Assistant Professorat the Department of Computer and Systems Science of the same university, where he is now an Associate Professor of Automatic Control since 1998 (tenured in2001) and he is in charge of the Robotics Laboratory. He has also held teaching positions at various italian universities, including the University of Siena, of Cassinoand of Roma Tre, and has been Visiting Scholar at the Center for Robotic Systems of the University of California at Santa Barbara. His research interests are innonlinear control and robotics, and in particular: planning and control for nonholonomic mobile robots; visual motion control; multi-robot systems; sensor-basedmap building, localization and navigation for mobile robots; remote control and laboratories; motion planning in the presence of obstacles; learning control inrobotic systems; planning and control for kinematically redundant robots; assistive robotics. He has published two books and over 120 papers on these topics ininternational journals and conferences.

He has been Associate Editor of the IEEE Transactions on Robotics and Automation from 2001 to 2003 and of the IEEE Transactions on Robotics and Automationfrom 2003 to 2005. Since January 2009, he is an Editor of the same journal. He is a Senior Member of the IEEE. He has served on the Program Committee of severalinternational conferences, including the European Control Conference (1995), the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA: 2002-2008),

MIUR - BANDO 2008 - MODELLO B - 1 -

Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricercathe World Automation Congress (2000, 2002, 2004), Robocup 2003, the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS: 2003, 2006,2007), the International Conference on Advanced Robotics (ICAR: 2005, 2007) e many others. Since 2007 he serves on the Conference Editorial Board of the IEEERobotics and Automation Society. Since 2008 he is Area Chair for Robotics: Science and Systems.

5 - Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile dell'Unità di Ricerca

1. SICILIANO B, SCIAVICCO L, VILLANI L, ORIOLO G. (2009). Robotics: Modelling, Planning and Control. LONDON: Springer, ISBN: 978-1-84628-641-42. CHERUBINI A, ORIOLO G., MACRÌ F, ALOISE F, CINCOTTI F, MATTIA A (2008). A multimode navigation system for an assistive robotics project.

AUTONOMOUS ROBOTS, vol. 25; p. 383-404, ISSN: 0929-55933. CINCOTTI F, MATTIA D, ALOISE F, BUFALARI S, SCHALK G, ORIOLO G., CHERUBINI A, MARCIANI M.G, BABILONI F (2008). Non invasive

Brain-Computer Interface system:Towards its application as assistive technology. BRAIN RESEARCH BULLETIN, vol. 75; p. 796-803, ISSN: 0361-9230

4. DE LUCA A, ORIOLO G., ROBUFFO GIORDANO P (2008). Feature depth observation for image-based visual servoing: Theory and experiments.INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICS RESEARCH, vol. 27, no. 10; p. 1093-1116, ISSN: 0278-3649

5. FRANCHI A, FREDA L, MARCHIONNI L, ORIOLO G., VENDITTELLI M (2008). Decentralized cooperative exploration: Implementation and experiments. In:10th International Conference on Intelligent Autonomous Systems. Baden-Baden, Germany, July 2008

6. FREDA L, ORIOLO G., VECCHIOLI F (2008). Sensor-based Exploration for General Robotic Systems. In: 2008 IEEE/RSJ International Conference onIntelligent Robots and Systems. Nice, France, September 2008, p. 1648-1654

7. A. FRANCHI, L. FREDA, ORIOLO G., M. VENDITTELLI (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 1st InternationalConference on Robot Communication and Coordination (ROBOCOMM 2007). Athens (GR), October 2007, p. ???

8. DE LUCA A, ORIOLO G., ROBUFFO GIORDANO P (2007). Image-based visual servoing schemes for nonholonomic mobile manipulators. ROBOTICA, vol.25 (2); p. 129-145, ISSN: 0263-5747

9. FRANCHI A, FREDA L, ORIOLO G., VENDITTELLI M (2007). A randomized strategy for cooperative robot exploration. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. Roma, Italy, April 2007, p. 768-774

10. FREDA L, ORIOLO G. (2007). Vision-based interception of a moving target with a nonholonomic mobile robot. ROBOTICS AND AUTONOMOUS SYSTEMS,vol. 55; p. 419-432, ISSN: 0921-8890

11. MARIOTTINI G.L, ORIOLO G., PRATTICHIZZO D (2007). Image-based visual servoing for nonholonomic mobile robots using epipolar geometry. IEEETRANSACTIONS ON ROBOTICS, vol. 23 (1); p. 87-10, ISSN: 1552-3098

12. FREDA L, LOIUDICE F, ORIOLO G. (2006). A randomized method for integrated exploration. In: 2006 IEEE/RSJ International Conference on IntelligentRobots and Systems. Bejing, China, October 2006, p. 2457-2464

13. FREDA L, ORIOLO G. (2005). Frontier-Based Probabilistic Strategies for Sensor-Based Exploration. In: 2005 IEEE International Conference on Robotics andAutomation. Barcelona, Spain, April 2005, p. 3892-3898

14. ORIOLO G., VENDITTELLI M. (2005). A framework for the stabilization of general nonholonomic systems with an application to the plate-ball mechanism.IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, vol. 21 (2); p. 162-175, ISSN: 1552-3098

15. FREDA L, ORIOLO G., VENDITTELLI M (2004). Probabilistic strategies for sensor-based exploration. In: International Symposium on Robotics withApplications. Sevilla, Spain, June 2004, p. ???

16. ORIOLO G., VENDITTELLI M, FREDA L, TROSO G (2004). The SRT method: Randomized strategies for exploration. In: 2004 IEEE International Conferenceon Robotics and Automation. New Orleans, LA, April 2004, p. 4688-4694

17. VENDITTELLI M., ORIOLO G., JEAN F., LAUMOND J.-P. (2004). Nonhomogeneous nilpotent approximations for nonholonomic systems with singularities.IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, vol. 49 (2); p. 261-266, ISSN: 0018-9286

18. DE LUCA A., IANNITTI S., MATTONE R., ORIOLO G. (2002). Underactuated manipulators: Control properties and techniques. MACHINE INTELLIGENCEAND ROBOTICS CONTROL, vol. 4 (3); p. 113-125, ISSN: 1345-2681

19. DE LUCA A., ORIOLO G. (2002). Trajectory planning and control for planar robots with passive last joint. INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICSRESEARCH, vol. 21; p. 575-590, ISSN: 0278-3649

20. ORIOLO G., DE LUCA A., VENDITTELLI M. (2002). WMR control via dynamic feedback linearization: Design, implementation and experimental validation.IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, vol. 10; p. 835-852, ISSN: 1063-6536

21. DE LUCA A., ORIOLO G., VENDITTELLI M. (2001). Control of wheeled mobile robots: An experimental overview. In: SICILIANO B.. ARTICULATED ANDMOBILE ROBOTICS FOR SERVICES AND TECHNOLOGIES (RAMSETE). p. 181-226, BERLIN: Springer-Verlag

22. FABRIZI E., ORIOLO G., ULIVI G. (2001). Accurate Map Building via Fusion of Laser and Ultrasonic Range Measures. In: DRIANKOV D.; SAFFIOTTI A..Fuzzy Logic Techniques for Autonomous Vehicle Navigation. p. 257-279, BERLIN: Springer-Verlag

23. LUCIBELLO P., ORIOLO G. (2001). Robust stabilization by iterative state steering with an application to chained-form systems. AUTOMATICA, vol. 37; p.71-79, ISSN: 0005-1098

24. DE LUCA A., MATTONE R., ORIOLO G. (2000). Stabilization of an underactuated planar 2R manipulator. INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBUST ANDNONLINEAR CONTROL, vol. 10; p. 181-198, ISSN: 1049-8923

25. ORIOLO G., PANZIERI S., ULIVI G. (2000). Learning optimal trajectories for nonholonomic systems. INTERNATIONAL JOURNAL OF CONTROL, vol. 73;p. 980-991, ISSN: 0020-7179

26. DE LUCA A., MATTONE R., ORIOLO G. (1998). Steering a class of redundant mechanisms through end-effector generalized forces. IEEE TRANSACTIONSON ROBOTICS AND AUTOMATION, vol. 14; p. 329-335, ISSN: 1042-296X

27. ORIOLO G., G.ULIVI, VENDITTELLI M (1998). Real-time map building and navigation for autonomous robots in unknown environments. IEEETRANSACTIONS ON SYSTEMS MAN AND CYBERNETICS PART B-CYBERNETICS, vol. 28; p. 316-333, ISSN: 1083-4419

28. ORIOLO G., PANZIERI S., ULIVI G. (1998). An iterative learning controller for nonholonomic mobile robots. INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICSRESEARCH, vol. 17; p. 954-970, ISSN: 0278-3649

29. DE LUCA A., ORIOLO G. (1997). Nonholonomic behavior in redundant robots under kinematic control. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS ANDAUTOMATION, vol. 13; p. 776-782, ISSN: 1042-296X

30. ORIOLO G., ULIVI G., VENDITTELLI M. (1997). Fuzzy maps: A new tool for mobile robot perception and planning. JOURNAL OF ROBOTIC SYSTEMS, vol.14; p. 179-197, ISSN: 0741-2223


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca6 - Elenco dei partecipanti all'Unità di Ricerca

6.1 - ComponentiComponenti della sede dell'Unità di Ricerca

nº Cognome Nome Università/Ente Qualifica Disponibilitàtemporaleindicativa

prevista

1°anno

2°anno

1. ORIOLO Giuseppe Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" Professore Associato confermato 3 3

2. VENDITTELLI Marilena Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" Ricercatore confermato 3 3

TOTALE 6 6

Componenti di altre Università / Enti vigilati

Nessuno

Titolari di assegni di ricerca

nº Cognome Nome Università/Ente Disponibilitàtemporaleindicativa

prevista

1°anno

2°anno

1. FREDA Luigi Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" 2 0

TOTALE 2 0

Titolari di borse

nº Cognome Nome Università/Ente Qualifica Disponibilitàtemporaleindicativa

prevista

1°anno

2°anno

1. FRANCHI Antonio Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" Dottorando 2 0

2. STEGAGNO Paolo Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" Dottorando 2 2

TOTALE 4 2

6.1 bis Vice-responsabile

6.2 - Altro personale

Nessuno


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca6.3 - Personale a contratto da destinare a questo specifico Progetto

nº Tipologia di contratto Costoprevisto

Disponibilitàtemporaleindicativa

prevista

Note

1° anno 2° anno1. Altre tipologie 9.000 3 2 Incarico professionale per la manutuenzione hw/sw del sistema

multi-robot

2. Altre tipologie 9.000 5 Incarico sperimentale per la validazione sperimentale dei metodi diesplorazione cooperativa messi a punto durante il progetto

TOTALE 18.000 3 7

6.4 - Dottorati a carico del PRIN da destinare a questo specifico Progetto

Nessuno

7 - Titolo specifico del Progetto svolto dall'Unità di Ricerca

Testo italianoStategie di esplorazione cooperativa nei sistemi multi-robot

Testo ingleseCooperative exploration strategies in multi-robot systems

8 - Abstract del Progetto svolto dall'Unità di Ricerca

Testo italianoNell'ambito del progetto MEMONET, l'Unità di Ricerca dell'Università di Roma "La Sapienza" (nel seguito, UNIRM1) coordinerà le attività relative al tema EXPLRe contribuirà ai temi MANET (coordinato da UNICAS) e LOCAL (coordinato da POLITO) definiti nel modello A.

L'attività di UNIRM1 nel tema EXPLR ha come obiettivo lo sviluppo di metodi cooperativi per l'esplorazione robotica. In particolare, si intende definire eimplementare un metodo integrato per l'esplorazione di ambienti ignoti da parte di un sottoinsieme (robot di esplorazione) di un sistema multi-robot, nell'ipotesi che irobot che ne fanno parte siano dotati di sensori che permettano di determinare la posizione degli ostacoli (oggetti) nell'ambiente rispetto al robot (sensori di distanzae di prossimità). Si assumerà inoltre che i robot di esplorazione siano in grado di comunicare (parzialmente o completamente) tra di loro mediante l'infrastruttura dicomunicazione resa disponibile dai robot di servizio, e che ricevano informazioni sulla propria localizzazione dalla medesima infrastruttura. La ricerca propostaprenderà le mosse dagli incoraggianti risultati preliminari recentemente ottenuti da UNIRM1 con Multi-SRG, che estende al caso multi-robot il metodo diesplorazione singolo-robot SRT, sempre sviluppato da questa unità. UNIRM1 intende approfondire e corroborare i suddetti risultati preliminari di ricerca su piùfronti:

1. Esplorazione continua. Sarebbe desiderabile una implementazione del metodo in cui le fasi di scansione, pianificazione e movimento (view-plan-move) sianoopportunamente interallacciate, in modo da consentire un moto continuo e privo di arresti da parte dei robot.

2. Pianificazione locale. Una volta che il view planner ha scelto una nuova destinazione all'interno dell'area sicura circostante il robot, è necessario pianificare uncammino che vi conduca il robot rispettando i vincoli anolonomi derivanti dalla sua struttura cinematica. Al momento, ciò viene realizzato con una semplice sequenzadi rotazione-avanzamento-rotazione. Si intende perciò realizzare un path planner che produca dei cammini sicuri ma più efficienti.

3. Inclusione dell'incertezza. Allo stato attuale, il metodo Multi-SRG opera in un contesto deterministico; ne risultano mappe di occupazione binarie (occupato/nonoccupato), che non sono robuste rispetto alle incertezze che caratterizzano il processo di misura o alla presenza di eventuali ostacoli dinamici. Si intende perciòpassare ad un meccanismo di map building bayesiano che consideri l'incertezza insita nel processo di misura.

4. Integrazione esplorazione 2D/3D. Nei problemi di esplorazione con robot mobili, si assume invariabilmente che l'ambiente sia planare. Tale ipotesi è ovviamenterestrittiva. Si intende dunque sviluppare un metodo di esplorazione integrata 2D/3D, in cui i robot siano in grado di variare automaticamente il contestodell'esplorazione (2D per il gross motion, 3D per la manipolazione fine).

5. Studio della completezza. Da un punto di vista metodologico, è essenziale affiancare allo sviluppo dei metodi di esplorazione un'adeguata analisi teorica delleprestazioni in termini di capacità di esplorare completamente un ambiente ignoto e di robustezza rispetto a guasti, incertezze sensoriali, errori di comunicazione. Inparticolare, si intende dimostrare in prima istanza la completezza probabilistica.

6. Validazione sperimentale. E' essenziale procedere a un'ampia valutazione sperimentale dei metodi sviluppati, anche rispetto ad altri metodi esistenti in letteratura.Particolarmente adatta alla sperimentazione in questione è la squadra di 5 mini-robot Khepera III già in dotazione all'unità. A completare la squadra saranno duerobot mobili di dimensione intermedia, tipo K-TEAM Koala, dotati di un semplice braccio robotico tipo gripper su cui verrà disposta una telecamera perl'esplorazione di ambienti 3D.

Nell'ambito del tema MANET, UNIRM1 parteciperà con UNICAS alla definizione di un protocollo di comunicazione tra i robot esploratori e quelli di servizio. Perquanto riguarda il tema LOCAL, UNIRM1 collaborerà con POLITO per l'individuazione dei dati a partire dai quali i robot di servizio effettueranno la localizzazionedella squadra, e perseguirà lo sviluppo di un metodo di registrazione locale e di una tecnica di ri-localizzazione.

Testo ingleseWithin the MEMONET project, the Research Unit of the University of Rome "La Sapienza" (UNIRM1 in the following) will coordinate the activities concerning theEXPLR workpackage and contribute to the MANET (coordinated by UNICAS) and LOCAL (coordinated by POLITO) workpackages, as described in the A form.

The research activity of UNIRM1 within the EXPLR workpackage will focus on the development of methods for cooperative exploration. In particular, we intend todesign and implement an integrated method for exploring unknown environments with a subset (exploration robots) of a multi-robot systems, under the hypothesis thatthe robots in the subset are equipped with distance and/or proximity sensors. It will also be assumed that the exploration robots can communicate (partially or


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricercacompletely) with each other through the communication infrastructure made available by the service robots, and that they receive information about their localizationvia the same infrastructure. Our investigation will proceed from the encouraging preliminary results obtained with Multi-SRG, that extends to the multi-robot case thesingle-robot exploration method SRT (Sensor-based Random Tree) also developed by our unit. UNIRM1 intends to extend and improve the aforementioned resultsalong the following lines:

1. Continuous exploration. It is desirable to implement the exploration method in such a way that the view-plan-move sequence can be executed without stopping therobot, so as to obtain a smoother, more continuous motion.

2. Local planning. When the view planner has chosen a new destination within the safe area surrounding the robot, it is necessary to plan a path that drives the robotthere and is feasible with respect to the nonholonomic constraints imposed by the kinematic structure. At this moment, this is realized via a simple rotate-drive-rotatesequence. We intend to realize a path planner that is able to generate paths that are still safe but more efficient.

3. Uncertainty inclusion. So far, the Multi-SRG method operates in a deterministic context; as a result, the generated occupancy maps are binary (free/occupied) andtherefore not robust with respect to the uncertainty that affects the sensing process, or to the possible presence o dynamic obstacles. We plan to adopt a bayesianmap-building approach to account for the various uncertainty sources.

4. 2D/3D integrated exploration. In mobile robot exploration, it is generally assumed that the environment is planar. This hypothesis is clearly restrictive. Ourobjective is to develop a 2D/3D integrated exploration method, in which the robots can automatically change the exploration domani (2D for gross motion, 3D forfine manipulation).

5. Completeness study. From a methodological point of view, it is essential to complement exploration methods with an accurate theoretical analysis of completeness(complete coverage o fan unknown environment) and robustness with respects to sensing uncertainty, communication non-idealities and robot failures. In particolar,we intend to prove the probabilistic completeness of our method.

6. Experimental validation. An intensive experimental validation of the developed methods is mandatory, also with respect to other existing techniques. The team of 5mini-robots Khepera III, already available at the UNIRM1 research unit, is well suited to this objective. The team will be completed by the addition of twomedium-size mobile robots (such as the K-Team Koala), equipped by a simple robotic gripper with an eye-in-hand camera for 3D exploration.

Within the MANET workpackage, UNIRM1 will assist UNICAS in the definition of a communication protocol between exploration and service robots. As for theLOCAL workpackage, UNIRM1 will collaborate with POLITO for identifying the map data used by the service robots for localizing the team, and will autonomouslypursue the development of a local registration method as well as of a re-localization technique.

9 - Settori di ricerca ERC (European Research Council)

PE Mathematics, physical sciences, information and communication, engineering, universe and earth sciences

PE5 Information and communication: informatics and information systems,computer science, scientific computing, communication technology, intelligentsystems PE5_14 Robotics

PE6 Engineering sciences: electronics, product design, process design and control, construction methods, fluid and solid mechanics, energy systems,bioengineering PE6_5 Control engineering

10 - Parole chiave

Testo italiano

SISTEMI MULTIROBOTESPLORAZIONE COOPERATIVA

Testo inglese

MULTIROBOT SYSTEMSCOOPERATIVE EXPLORATION

11 - Stato dell'arte

Testo italianoL'utilità dei robot mobili per l'intervento in ambienti non strutturati è testimoniata dall'ampio e crescente impiego che essi trovano in applicazioni come ilmonitoraggio ambientale, le operazioni di salvataggio in ambienti ostili, la costruzione automatica di mappe, le missioni spaziali. In questi casi, l'esplorazionecompleta dell'area di interesse da parte del robot è essenziale per il successo della missione. In letteratura il termine esplorazione viene usato con diverse sfumaturedi significato. Qui si intende il ricoprimento (coverage) di un'area di interesse con le percezioni di uno o più sensori per ricostruire un modello accuratodell'ambiente (map building) o individuare oggetti di interesse (search and retrieve). Per portare a termine il proprio compito di esplorazione, il robot si muovenell'ambiente incognito sulla base delle misure fornite dai sensori di bordo con l'obiettivo di massimizzare la quantità di informazione raccolta.

Nell'esplorazione di ambienti ignoti l'uso di sistemi multi-robot (squadre) presenta numerosi vantaggi rispetto all'uso di un singolo robot [1,2]. A parità di estensionedell'area da esplorare, ci si aspetta che una squadra di robot porti a termine il compito di esplorazione in tempi ridotti rispetto al singolo robot. L'inevitabileridondanza delle informazioni raccolte può essere utilizzata per migliorare l'accuratezza della mappa dell'ambiente esplorato e la qualità della localizzazione [3] eper rendere il sistema più robusto rispetto a guasti e incertezze. I recenti sviluppi tecnologici nei settori dell'elettronica e delle telecomunicazioni rendono inoltrepossibile l'utilizzo di agenti di dimesioni ridotte, a basso costo e limitato consumo energetico, in grado di prelevare informazioni dall'ambiente e trasmetterle aglialtri robot della squadra. Per migliorare l'efficienza degli algoritmi di esplorazione, la squadra può quindi prevedere agenti che operano con finalità differenti e,possibilmente, con diversi corredi sensoriali e capacità di calcolo [4]. Si possono quindi avere, oltre ad agenti esploratori, anche unità dedicate a migliorare la stimadello stato dei singoli robot e l'accuratezza della mappa dell'ambiente ed a favorire le comunicazioni tra gli agenti. La condivisione delle informazioni permetted'altra parte una distribuzione ottimale degli agenti esploratori e la disposizione (deployment) mirata di altre unità che svolgono unicamente compiti dimonitoraggio.

Dal punto di vista scientifico l'esplorazione multi-robot pone problemi interessanti, tra i quali: la scelta del grado di centralizzazione/decentralizzazionedell'architettura di governo; la ripartizione del compito di esplorazione tra i robot della squadra in modo da ridurre l'eventualità di conflitti spaziali; ilcoordinamento del moto collettivo dei robot per evitare collisioni o comportamenti poco efficienti; la fusione dei dati raccolti dai vari robot in una mappadell'ambiente esplorato; la progettazione di strategie di collaborazione robuste rispetto a fallimenti nella comunicazione delle informazioni; la completezza del


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricercaricoprimento. Si cita infine il problema, ancora aperto nella maggioranza dei casi di interesse, di pianificare cammini all'interno della zona esplorata che evitino lecollisioni con gli ostacoli e rispettino eventuali vincoli sul moto degli agenti derivanti dal tipo di sistema di movimentazione di cui sono dotati.

Nelle maggior parte delle strategie di esplorazione i robot si muovono verso il confine (frontiera) tra l'area esplorata e quella ignota (metodi "frontier-based") permassimizzare l'informazione acquisita. Un lavoro pionieristico è rappresentato da [5], in cui le informazioni raccolte dai singoli robot della squadra vengono fuse inuna mappa globale che ciascun robot utilizza per individuare la porzione di frontiera più vicina verso la quale muoversi. Nella sua formulazione originaria il metodoè centralizzato perché l'allocazione dei compiti avviene sulla base delle informazioni memorizzate nella mappa. Sebbene una versione decentralizzata del metodo, nonsia difficile da concepire (per esempio ciascun robot potrebbe avere una propria versione della mappa dell'ambiente esplorato), questa perderebbe le proprietà diottimalità del metodo originario che dervano proprio dalla centralizzazione. Strategie più sofisticate per la distribuzione efficiente dei robot lungo le parti di frontierapiù promettenti secondo un prefissato criterio sono state proposte in [6,7,8,9]. In [10] vengono analizzati diversi metodi di esplorazione (in particolare, metodi diricoprimento) per robot di piccole dimensioni con capacità di calcolo e sensorial limitate, mentre sia in [3] che in [11] vengono proposti metodi di esplorazionevalidi anche nel caso di comunicazione limitata.

Fanno eccezione ai metodi frontier-based i pochi esempi di strategie di esplorazione basati sulla segmentazione dell'ambiente esplorato [12] in aree di struttura nota(per esempio stanze o corridoi). Ai robot vengono quindi assegnati segmenti diversi dell'ambiente ancora da esplorare in modo da minimizzare il rischio di conflitti eridurre la sovrapposizione delle aree esplorate dai singoli robot. L'allocazione dei compiti è in questo caso fortemente centralizzata e la generalizzazione ad unparadigma decentralizzato non appare immediata.

Sebbene alcuni tra i metodi citati propongano strategie efficaci per l'allocazione dei compiti ai robot di una squadra, nessuno tra questi offre una soluzione alproblema dell'esplorazione che consideri tutti o i più rilevanti tra i problemi scientifici sopra citati. In particolare, le soluzioni più efficienti al problemadell'allocazione dei compiti non sono realizzabili con architetture di governo decentralizzate se non a costo di perdere le proprietà che ne determinano l'efficacia nelcaso centralizzato. Le procedure di comunicazione e fusione dei dati raccolti in mappe consistenti dell'ambiente sono fortemente dipendenti dal tipo dirappresentazione delle mappe utilizzato e nella maggioranza dei casi assumono banda passante, memoria e capacità di calcolo a bordo degli agenti illimitate.Inoltre, i meccanismi di coordinamento sono in genere globali e coincidono, di fatto, con le strategie di allocazione delle aree da esplorare ai singoli robot. In questosenso, è promettente la generalizzazione al caso multi-robot [14, 15] della strategia di esplorazione randomizzata proposta in [13] per un singolo robot. Inparticolare, la costruzione incrementale della mappa delle aree esplorate, si presta in modo naturale all'estensione multi-robot in virtù dell'uso di frontiere localiindividuabili da ciascun agente anche in un'architettura completamente decentralizzata. Il metodo inoltre non richiede un raggio di comunicazione illimitato, èrobusto rispetto a malfunzionamenti dei singoli robot o errori nella comunicazione, riduce il rischio di conflitti che, comunque, vengono sistematicamente individuatie risolti con strategie locali.

Un problema meno studiato e mai integrato nell'esplorazione di ambienti bidimensionali è rappresentato dall'esplorazione di ambienti 3D attraverso sistemi roboticimultiarticolati, per esempio manipolatori a base fissa o mobile dotati di sensori capaci di misurare la distanza dagli ostacoli nello spazio di lavoro. La difficoltà diquesto problem risiede nella differenza notevole tra lo spazio di lavoro e lo spazio delle configurazioni di un sistema multiarticolato. Un esempio è costituito da [16]che generalizza l'idea in [12] e costruisce incrementalmente una struttura dati nello spazio delle configurazioni la cui espansione è guidata dal guadagno diinformazione associato alle frontiere dello spazio esplorato.

Testo ingleseIn recent years, the usefulness of mobile robots for intervention in unstructured environments has emerged with increasing clarity. Applications include environmentmonitoring, rescue operations, automatic map building, and planetary exploration. In all these cases, a complete exploration of the area of interest is essential to thesuccess of the mission. In the literature, the term exploration is used with several meaning nuances. Here, we use this term to denote the coverage of an area ofinterest with the sensors perceptions with the aim of reconstructing a model of the environment as accurate as possible (map building) or of localizing objects ofinterest (search and rescue). To accomplish this task, the robot moves on the basis of the measures provided by the on-board sensors with the objective of maximizingthe collected information.

It is widely acknowledged that the use of multi-robot systems (robot teams) in unknown environment exploration brings several advantages over single robot systems[1,2]. A robot team can explore an environment much faster than a single robot. On the other hand, the redundancy of the collected information can be used forimproving the map accuracy, the localization quality [3], as well as for increasing the degree of robustness of the system with respect to faults and uncertainties.Recent developments in electronics and communications allow to use low-cost, low-consumption, small size agents which gather data from the environment andtransmit them to the other agents of the team. To improve the exploration algorithms performances, the team can therefore include agents with different roles anddifferent sensor equipments and computing power [4]. Beside a certain number of exploring agents, a team can also include elements whose task is to improve theaccuracy of the map, the estimate of the robots state and the connectivity of the communication network. Information sharing, on the other hand, allows an optimaldistribution of the exploring agents and an effective deployment of units devoted uniquely to monitoring tasks.

With respect to the single robot exploration problem, scientific problems of great interest arise in multirobot exploration. Among these, we cite: the choice of thecentralization/decentralization degree of the control architecture; the exploration task breakdown and its allocation to the robots of the team so as to avoid conflicts;the coordination of the collective motion of the robots in order to avoid collisions or inefficient behaviors; the fusion of the information gathered by different robots ina map of the explored environment; the design of cooperation strategies which some degree of robustness with respect to communication failures; completeness of thecoverage. Finally, the problem of planning collision-free paths in the interior of the explored area which take into account possible constraints on the motion of theagents determined by the locomotion systems with which they are endowed.

Most of the exploration strategies aim at moving the robots toward the boundary between the explored and the unknown area ("frontier-based" methods) in order tomaximize the information gain. A pioneering extension to multirobot exploration is represented by [5], in which the information collected by the single robots in theteam is merged in a global map from which each robot selects the closest portion of frontier as its next goal. Several alternatives have been proposed in the literatureto achieve a more efficient distribution of the robots along the most promising frontier segments, in accordance to specific criteria [6,7,8,9]. A comparison betweenvarious exploration strategies, for small sized robots with limited sensory and computing capabilities, is given in [10], while the effects of different communicationstrategies in multi-robot systems are studied in [3, 11].

The few exploration strategies representing an alternative to the frontier-based methods are based on a segmentation of the explored environment [12] in areas ofgiven structure (for example, office rooms and corridors). Robots are sent to different segments of the environment to be explored so as to minimize the risk ofconflicts and reduce the overlapping of the areas explored by the robots. Task allocation is, in this case, strongly centralized and the generalization to a decentralizedparadigm does not appear natural.

Although some of the cited methods propose efficient strategies for allocating tasks to the robots of a team, none of them offers a solution to the exploration problemwhich takes into account all or the most relevant among the scientific problems previously cited. In particular, the most efficient solutions to the task allocationproblem are not implementable with a decentralized control architecture unless the properties determining their efficiency in the centralized case are lost. Datacommunication and map merging procedures are strongly dependent on the used map representation and in most cases assume that bandwidth, memory andcomputing capabilities on board the robots are unlimited. Finally, coordination mechanisms are generally global and determined by the strategies used for allocatingthe areas to be explored to the single agents. In this respect, the single-robot randomized exploration strategy proposed in [13], based on the incremental constructionof a tree representing the map of the explored areas, and its extension to the multirobot case [14, 15] appear to be very promising, in view of the use of local frontierswhich can be determined by the individual agents even in a completely decentralized architecture. The method does not require unlimited communication range, isrobust with respect to robot faults or communication errors, reduces the risk of conflicts which are systematically detected and solved using local strategies.

A less studied problem, not yet integrated in any method conceived for the exploration of two-dimensional environments, is represented by the exploration of 3Denvironments with multi-body robotic systems, e.g., manipulators with fix or mobile base, equipped with rangefinders. The difficulty of this problem arise from therelevant difference between the workspace and the configuration space of a multi-body system. An example is represented by [16] which generalizes the idea in [12]and is based on the incremental construction of a configuration space data structure whose expansion is guided by the information gain associated to the frontier ofthe explored area.


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca12 - Riferimenti bibliografici

[1] Y. Cao, A. Fukunaga, A. Kahng, "Cooperative mobile robotics: Antecedents and directions," Autonomous Robots, vol. 4, no. 1, 1997.[2] G. Dudek, M. Jenkin, E. Milios, D. Wilkes, "A taxonomy for multi-agent robotics," Autonomous Robots, vol. 3, 1996.[3] I. Rekletis, G. Dudek, and E. Milios, "Multi-robot collaboration for robust exploration," Annals of Mathematics and Artificial Intelligence, vol. 31, no. 1, pp. 7-40,2001.[4] A. Howard, M. Mataric, S. Sukhatme, "An incremental deployment algorithm for mobile robot teams," 2003 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots andSystems, 2003.[5] B. Yamauchi, "Frontier-based exploration using multiple robots," 2nd Int. Conf. on Autonomous Agents, 1998.[6] W. Burgard, M. Moors, C. Stachniss, F. Schneider, "Coordinated multirobot exploration," IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 1, no. 3, 2005.[7] J. Ko, B. Stewart, D. Fox, K. Konolige, B. Limketkai, "A practical, decision-theoretic approach to multirobot mapping and exploration," 2003 IEEE/RSJ Int. Conf.on Intelligent Robots and Systems, 2003.[8] L. Freda, F. Loiudice, G. Oriolo, "A randomized method for integrated exploration," 2006 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2006.[9] D. Fox, J. Ko, K. Konolige, B. Limketkai, D. Schulz, B. Stewart, "Distributed multirobot exploration and mapping," Proc. of the IEEE, vol. 94, no. 7, 2006.[10] S. Koenig, B. Szymanski, Y. Liu, "Efficient and inefficient ant coverage methods," Ann. Math. Artificial Intelligence, vol. 31, 2001.[11] I. Rekleitis, V. Lee-Shue, A. Peng New, and H. Choset, "Limited communication, multi-robot team based coverage," 2004 IEEE Int. Conf. on Robotics &Automation, 2004.[12] K.M. Wurm, C. Stachniss, W. Burgard, "Coordinated multi-robot exploration using a segmentation of the environment," 2008 IEEE/RSJ Int. Conf. on IntelligentRobots and Systems, 2008.[13] G. Oriolo, M. Vendittelli, L. Freda, G. Troso, "The SRT method: Randomized strategies for exploration," 2004 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation,2004.[14] A. Franchi, L. Freda, G. Oriolo, M. Vendittelli, " A Randomized Strategy for Cooperative Robot Exploration," 2007 IEEE Int. Conf. on Robotics andAutomation, 2007.[15] A. Franchi, L. Freda, G. Oriolo, M. Vendittelli, "A decentralized strategy for cooperative robot exploration," 1st Int. Conf. on Robot Communication andCoordination, 2007.[16] L. Freda, G. Oriolo, F. Vecchioli, "Sensor-based Exploration for General Robotic Systems," 2008 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2008.

13 - Descrizione del programma e dei compiti dell'Unità di Ricerca

Testo italianoNell'ambito del progetto MEMONET, l'Unità di Ricerca dell'Università di Roma "La Sapienza" (nel seguito, UNIRM1) coordinerà le attività relative al tema EXPLR,e contribuirà ai temi MANET (coordinato da UNICAS) e LOCAL (coordinato da POLITO) descritti nel modello A.

EXPLRL'attività di UNIRM1 in questo tema ha come obiettivo lo sviluppo di metodi cooperativi per l'esplorazione robotica. In particolare, si intende definire e implementareun metodo integrato per l'esplorazione di ambienti ignoti da parte di un sottoinsieme (robot di esplorazione) di un sistema multi-robot, nell'ipotesi che i robot che nefanno parte siano dotati di sensori che permettano di determinare la posizione degli ostacoli (oggetti) nell'ambiente rispetto al robot (sensori di distanza e diprossimità). Si assumerà inoltre che i robot di esplorazione siano in grado di comunicare (parzialmente o completamente) tra di loro mediante l'infrastruttura dicomunicazione resa disponibile dai robot di servizio (si veda il tema MANET), e che ricevano informazioni sulla propria localizzazione dalla medesima infrastruttura(si veda il tema LOCAL).

La ricerca proposta prenderà le mosse dagli incoraggianti risultati preliminari recentemente ottenuti estendendo al caso multi-robot il metodo di esplorazionesingolo-robot SRT (Sensor-based Random Tree), sviluppato da questa unità nell'ambito del progetto PRIN 04 PICTURE. Il metodo SRT (vedi Fig. 1) costituisce unesempio di applicazione di algoritmi di pianificazione di tipo randomizzato al problema dell'esplorazione robotica. Lo strumento di base di questo metodo è lacostruzione incrementale di una struttura ad albero attraverso modalità semplici di percezione basate sull'utilizzo di sensori di distanza e prossimità. In particolare,ad ogni passo dell'algoritmo di esplorazione il robot effettua una scansione dello spazio circostante attraverso il sistema sensoriale di cui è dotato ed individua,limitatamente all'area visibile dalla posa corrente, le zone di confine, dette frontiere, tra l'area appena esplorata e quella ignota. Un meccanismo di sceltarandomizzato (view planner) guida il robot verso una porzione di frontiera da cui effettuare una nuova percezione e continuare nell'esplorazione. Le viste localifornite dai sensori vengono fuse in una mappa globale rappresentata da una struttura ad albero i cui nodi codificano le pose in corrispondenza delle quali sono stateeffettuate le percezioni, e i cui rami corrispondono ai cammini seguiti dal robot per spostarsi da un nodo all'altro. Ad ogni nodo è associata una descrizione compattadell'area libera rilevata dai sensori quando il robot era nella posizione corrispondente. Maggiori dettagli, nonché filmati delle simulazioni e degli esperimenti, sonodisponibili sulla pagina web http://www.dis.uniroma1.it/~labrob/research/SRT.html .

Figura 1: Simulazione di una esplorazione singolo-robot con il metodo SRT

L'estensione del metodo SRT al caso multi-robot richiede la valutazione di diverse possibilità che differiscono per il grado di centralizzazione che esse prevedono. Inlinea di principio, si possono immaginare due soluzioni limite: (1) il caso completamente decentralizzato, in cui ogni robot è autonomo e considera gli altri robotdella squadra come ostacoli mobili; l'aggravio in termini di attività di comunicazione tra i robot e di supervisione da parte di un modulo esterno è ovviamente nullo


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca(2) il caso completamente centralizzato, in cui ogni robot comunica con un modulo di supervisione, da cui riceve direttive di esplorazione di alto livello (del tipo"esplora questo ramo dell'albero") e a cui trasmette la mappa parziale da esso ricostruita affinché venga fusa con quella globale; L'aggravio in termini di attività dicomunicazione tra i robot e di supervisione da parte di un modulo esterno è in questo caso massimo. E' chiaro che questi due schemi hanno un interesseessenzialmente teorico, perché definiscono le prestazioni ottimali rispetto alle quali vanno giudicate quelle degli schemi "ibridi" che si collocano tra questi dueestremi: il primo schema è ovviamente ottimale dal punto di vista della decentralizzazione, il secondo da quello della efficienza di esplorazione. Poiché l'interesse diUNIRM1 è focalizzato sui metodi decentralizzati in funzione della loro grande robustezza e rilevanza applicativa, l'obiettivo finale è quello di eliminare ogni forma dicentralizzazione, mettendo a punto invece dei meccanismi di collaborazione e coordinamento "spontanei" in grado di funzionare in condizioni di comunicazionelimitata e di garantire un degrado accettabile delle prestazioni rispetto a quelle ottimali dello schema completamente centralizzato.

Al momento in cui viene proposto questo progetto, è stata sviluppata un'estensione del metodo SRT al caso multirobot, detta Multi-SRG, in cui la struttura daticostruita cooperativamente dai robot e utilizzata come mappa è un vero e proprio grafo (Sensor-based Random Graph) ottenuto aggiungendo all'albero SRT alcuniarchi con il fine di migliorarne la connettività. I risultati preliminari (si veda la Fig. 2 e la pagina web http://www.dis.uniroma1.it/~labrob/research/multiSRG.html)sono incoraggianti.

Figura 2: Simulazione di una esplorazione multi-robot con il metodo multi-SRG

Nell'ambito del presente progetto di ricerca, UNIRM1 intende approfondire e corroborare i suddetti risultati preliminari di ricerca su più fronti, dettagliati nelseguito.

1. Esplorazione continua. Allo stato attuale, l'esplorazione con Multi-SRG avviene mediante un'alternanza di fasi di scansione, pianificazione e movimento (view-plan-move). Sarebbe naturalmente desiderabile giungere a una implementazione del metodo in cui tali fasi siano opportunamente interallacciate, in modo daconsentire un moto continuo e privo di arresti da parte dei robot.

2. Pianificazione locale. Una volta che il view planner ha scelto una nuova destinazione all'interno dell'area sicura circostante il robot, è necessario pianificare uncammino che vi conduca il robot rispettando i vincoli anolonomi derivanti dalla sua struttura cinematica. Al momento, ciò viene realizzato con una semplice sequenzadi rotazione-avanzamento-rotazione, che però non sfutta appieno la mobilità del robot. Si intende perciò realizzare un path planner che produca dei cammini sicurima più efficienti (si noti che in letteratura il problema di pianificare il cammino di un robot anolonomo all'interno di una regione star-shaped è ancora aperto).

3. Inclusione dell'incertezza. Allo stato attuale, il metodo Multi-SRG opera in un contesto deterministico, nel senso che le letture sensoriali utilizzate per rilevarel'area libera circostante il robot vengono considerate prive di errori. Ne risultano mappe di occupazione binarie (occupato/non occupato), che non sono robusterispetto alle incertezze che caratterizzano il processo di misura o alla presenza di eventuali ostacoli dinamici. Si intende perciò passare ad un meccanismo di mapbuilding che consideri l'incertezza insita nel processo di misura, utilizzando filtri bayesiani per ottenere una mappa di occupazione a livelli di grigio.

4. Integrazione esplorazione 2D/3D. Nei problemi di esplorazione con robot mobili, si assume invariabilmente che l'ambiente sia planare. Tale ipotesi è ovviamenterestrittiva: si pensi al caso in cui si debba esplorare un edificio su più piani, oppure a quello in cui l'obiettivo del sistema multi-robot sia quello di individuare eprelevare un oggetto che può essere disposto su un piano diverso da quello del moto dei robot (per esempio, su un ripiano, magari dietro un altro oggetto). Si intendedunque sviluppare un metodo di esplorazione integrata 2D/3D, in cui i robot siano in grado di variare automaticamente il contesto dell'esplorazione (2D per il grossmotion, 3D per la manipolazione fine). A questo scopo, si prevede di combinare il metodo 2D Multi-SRG con quello 3D sviluppato recentemente da UNIRM1 edescritto alla pagina web http://www.dis.uniroma1.it/~labrob/research/SET.html.

5. Studio della completezza. Da un punto di vista metodologico, è essenziale affiancare allo sviluppo dei metodi di esplorazione un'adeguata analisi teorica delleprestazioni in termini di capacità di esplorare completamente un ambiente ignoto e di robustezza rispetto a guasti, incertezze sensoriali, errori di comunicazione. Inparticolare, si intende dimostrare in prima istanza la cosiddetta "completezza probabilistica", e cioè il fatto che ogni punto libero dell'ambiente viene visitato (cioècade nel raggio di percezione del sistema sensoriale in corrispondenza di almeno una delle configurazioni assunte dai robot) con probabilità che tende a 1 se il tempodi esplorazione tende all'infinito.

6. Validazione sperimentale. E' essenziale procedere a un'ampia valutazione sperimentale dei metodi sviluppati, anche rispetto ad altri metodi esistenti in letteratura.Particolarmente adatta alla sperimentazione in questione è la squadra di 5 mini-robot Khepera III (Fig. 3) già in dotazione all'unità. Questi robot sono equipaggiati,oltre che con sensori a ultrasuoni e infrarossi, del sensore laser Hokuyo URG-04LX. La squadra sarà utilizzata per valutare le prestazioni dei metodi di esplorazionein un'arena di sperimentazione appositamente allestita (Fig. 4). A completare la squadra saranno due robot mobili di dimensione intermedia, tipo Koala II, dotatientrambi, oltre che di sensori a ultrasuoni, infrarossi e di telecamera, di un semplice braccio robotico tipo gripper. Quest'ultimo potrà essere utilizzato sia per


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricercaesplorazione di ambienti tridimensionali particolarmente complessi se l'end-effector porta una telecamera (configurazione eye-in-hand) che per compiti dimanipolazione nell'ambiente esplorato. L'aggiunta di una coppia di robot è legata all'interesse per lo studio di metodi di manipolazione cooperativa che possanoessere utilizzati in compiti di individuazione e trasporto di oggetti ingombranti o pesanti.

Figura 3: La squadra di 5 robot Khepera III equipaggiata di laser rangefinder Hokuyo

Figura 4: La squadra di 5 robot Khepera III nell'arena di sperimentazione

MANETNel tema MANET, UNIRM1 parteciperà con UNICAS alla definizione di un protocollo di comunicazione tra i robot esploratori e quelli di servizio, mediante il quale iprimi possano segnalare ai secondi le loro intenzioni di moto (affinché questi possano dispiegarsi di conseguenza in modo da mantenere la connettività) e i secondipossano comunicare ai primi informazioni sullo stato della squadra (in particolare, dati di localizzazione) ed eventuali comandi di tipo supervisivo.

LOCALNel tema LOCAL, UNIRM1 collaborerà con POLITO per l'individuazione dei dati a partire dai quali i robot di servizio effettueranno la localizzazione della squadra.In particolare, si prevede di utilizzare a questo scopo delle features naturali estratte dalla mappa che verrà cooperativamente costruita dai robot di esplorazione.Inoltre, UNIRM1 perseguirà due ulteriori obiettivi in questo tema. Il primo è lo sviluppo di un metodo di registrazione locale (tipo scan matching) che aumentil'accuratezza delle mappe incrementalmente costruite dai robot, che verranno successivamente utilizzate per la localizzazione. Il secondo è lo studio di metodi diri-localizzazione (tipo kidnapped robot) che consenta a un robot di esplorazione di proseguire la propria missione anche nel caso in cui non sia in grado dicomunicare con l'infrastruttura di servizio.

Organizzazione temporale del progetto

Schematicamente, l'attività di UNIRM1 nel progetto si articolerà nelle seguenti 4 fasi.

Fase 1 (durata 6 mesi, costo previsto 31 K€)Avvio del progetto e delle collaborazioni con le altre unità. Approfondimento dello stato dell'arte sui temi dell'esplorazione cooperativa multi-robot. Acquisizione e


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricercainstallazione delle apparecchiature necessarie allo svolgimento della ricerca (robot mobili tipo Koala II dotati di gripper e telecamera, sistema di visione per lalocalizzazione della squadra in attesa che sia sviluppata dalle altre unità l'infrastruttura di localizzazione).

Fase 2 (durata 6 mesi, costo previsto 6.5 K€)Sviluppo metodologico delle tecniche di base. In particolare:EXPLR: Sviluppo del metodo di esplorazione multi-robot sviluppato dall'unità, secondo le linee esplicitate nella descrizione del tema, e cioè esplorazione continua,pianificazione locale, inclusione dell'incertezza, integrazione esplorazione 2D/3D, studio della completezza.MANET: Collaborazione alla definizione di un protocollo di comunicazione tra i robot esploratori e quelli di servizio.LOCAL: Collaborazione per l'individuazione dei dati a partire dai quali i robot di servizio effettueranno la localizzazione della squadra. Sviluppo dei metodi diregistrazione locale e ri-localizzazione per i robot di esplorazione.

Fase 3 (durata 6 mesi, costo previsto 12.5 K€)Campagne di simulazione delle tecniche sviluppate in ambienti virtuali (MATLAB e WEBOTS) e prime sperimentazioni. In particolare:EXPLR: Simulazione del metodo di esplorazione multi-robot in ambienti MATLAB e WEBOTS. Validazione sperimentale del metodo di esplorazione multi-robot sullasquadra di robot mobili disponibile presso UNIRM1 in condizioni di localizzazione fornita da un sistema di visione esterno.LOCAL: Simulazione dei metodi di registrazione locale e ri-localizzazione per i robot di esplorazione.

Fase 4 (durata 6 mesi, costo previsto 20 K€)Validazione sperimentale e analisi critica delle tecniche messe a punto. Realizzazione di rapporti e pubblicazioni per la disseminazione dei risultati. In particolare:EXPLR: Validazione sperimentale del metodo di esplorazione multi-robot sulla squadra di robot mobili disponibile presso UNIRM1 con integrazione della strutturadi comunicazione e localizzazione realizzata nei temi MANET e LOCAL. Studio approfondito delle prestazioni in termini di copertura dell'ambiente, efficienzadell'esplorazione, qualità della mappa ricostruita.

Testo ingleseWithin the MEMONET project, the Research Unit of the University of Rome "La Sapienza" (UNIRM1 in the following) will coordinate the activities concerning theEXPLR workpackage and contribute to the MANET (coordinated by UNICAS) and LOCAL (coordinated by POLITO) workpackages, as described in the A form.

EXPLRThe research activity of UNIRM1 within the EXPLR workpackage will focus on the development of methods for cooperative exploration. In particular, we intend todesign and implement an integrated method for exploring unknown environments with a subset (exploration robots) of a multi-robot systems, under the hypothesis thatthe robots in the subset are equipped with distance and/or proximity sensors. It will also be assumed that the exploration robots can communicate (partially orcompletely) with each other through the communication infrastructure made available by the service robots, (see the MANET workpackage) and that they receiveinformation about their localization via the same infrastructure (see the LOCAL workpackage).

Our investigation will proceed from the encouraging preliminary results obtained with Multi-SRG, that extends to the multi-robot case the single-robot explorationmethod SRT (Sensor-based Random Tree) also developed by our unit within the PRIN'04 PICTURE project. The SRT method (see Fig. 1) constitutes an example ofapplication of randomized planning algorithms to the problem of robotic exploration. The basic tool of this method is the incremental construction of a tree datastructure through simple perception procedures based on the use of distance/proximity sensors. In particular, at each step of the exploration procedure the robotscans the surrounding area through its sensory system and determines, within the area visible from its current configuration, the frontiers between the explored andunexplored areas. The robot then chooses a random direction toward the frontier from which to start a new exploration step. The local views provided by the sensorsare combined in a global map represented through a tree data structure in which the nodes store the poses where the robot performed the perceptions, while the edgescorrespond to the paths followed by the robot when moving from one node to the other. Associated to each node, there is a compact description of the free areaperceived by the sensory system when the robot was in the corresponding location. More details and movies of the simulations and experiments are available athttp://www.dis.uniroma1.it/~labrob/research/SRT.html.

Figure 1: Simulation of a single-robot exploration with the SRT method

The extension of the SRT method to the multirobot case requires to consider various possibilities which differ for the degree of centralization they demand.

In principle, two limit solutions can be envisaged: (1) the completely decentralized case, in which each robot is independent and considers the other robots of theteam as moving obstacles; the additional load in terms of communication between the robots and supervision by an external module is obviously zero; (2) thecompletely centralized case, where all robots communicate with a supervision module, from which they receive high-level exploration directives (such as "explorethis branch of the tree") and to which they transmit local information, that must be incorporated in the global map. The additional load in terms of communicationbetween the robots and supervision by an external module is maximum in this case.

Clearly, the interest of the two above approaches is essentially theoretical, as they define the optimal performances against which to compare those of "hybrid"schemes (i.e., schemes which are intermediate between the two). The first approach is obviously optimal from the point of view of decentralization, while the secondwill provide the best performance in terms of exploration efficiency. Since the interest of UNIRM1 focuses on decentralized methods in view of their practicalrelevance, our final objective will be to eliminate any form of centralization, and to design instead mechanisms for "spontaneous" collaboration and coordinationwhich work under the assumption of limited communication, ultimately providing an acceptable performance degradation with respect to a completely centralizedarchitecture.

We have currently developed a first extension of the SRT method to the multirobot case, called Multi-SRG, where the data structure cooperatively built by the robot


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricercateam and used as a map is a proper graph (Sensor-based Random Graph), obtained by adding certain arcs to the SRT in order to improve its connectivity. Thepreliminary results (see Fig. 2 and the web page http://www.dis.uniroma1.it/~labrob/research/multiSRG.html) are promising.

Figure 2: Simulation of a multi-robot exploration with the multi-SRG method

Within this research project, UNIRM1 intends to improve and extend the abovementioned results in various directions:

1. Continuous exploration. It is desirable to implement the exploration method in such a way that the view-plan-move sequence can be executed without stopping therobot, so as to obtain a smoother, more continuous motion.

2. Local planning. When the view planner has chosen a new destination within the safe area surrounding the robot, it is necessary to plan a path that drives the robotthere and is feasible with respect to the nonholonomic constraints imposed by the kinematic structure. At this moment, this is realized via a simple rotate-drive-rotatesequence. We intend to realize a path planner that is able to generate paths that are still safe but more efficient (note that the problem of planning the motion of anonholonomic mobile robot within a star-shaped regioni is still open in the literature).

3. Uncertainty inclusion. So far, the Multi-SRG method operates in a deterministic context, in the sense that the sensor data used to reconstruct the free areasurrounding the robot are assumed to be exact. As a result, the generated occupancy maps are binary (free/occupied) and therefore not robust with respect to theuncertainty that affects the sensing process, or to the possible presence o dynamic obstacles. We plan to adopt a bayesian map-building approach to account for thevarious uncertainty sources.

4. 2D/3D integrated exploration. In mobile robot exploration, it is generally assumed that the environment is planar. This hypothesis is clearly restrictive; forexample, one may consider the case where a multiple-floor building must be explored, or the case in which the objective of the team i sto locate and retrieve an objectthat may be on a different plane with respect to the robot motion plane, e.g., on a shelf, maybe behind another object. Our objective is to develop a 2D/3D integratedexploration method, in which the robots can automatically change the exploration domani (2D for gross motion, 3D for fine manipulation). To this end, we plan tocombine the 2D Multi-SRG method with the 3D exploration technique recently developed by UNIRM1 and described athttp://www.dis.uniroma1.it/~labrob/research/SET.html.

5. Completeness study. From a methodological point of view, it is essential to complement exploration methods with an accurate theoretical analysis of completeness(complete coverage o fan unknown environment) and robustness with respects to sensing uncertainty, communication non-idealities and robot failures. In particolar,we intend to prove the probabilistic completeness of our method.

6. Experimental validation. An intensive experimental validation of the developed methods is mandatory, also with respect to other existing techniques. The team of 5mini-robots Khepera III, already available at the UNIRM1 research unit, is well suited to this objective (Fig. 3). These robots are equipped with the HokuyoURG-04LX laser range finder; a configurable experimental arena has also been built to allow systematic experimental validation (Fig. 4). The team will be completedby the addition of two medium-size mobile robots (such as the K-Team Koala), equipped by a simple robotic gripper with an eye-in-hand camera for 3D exploration.Thes two robots will allow manipulation (possibly cooperative) of objects (possibly large and/or heavy) found within the environments in locate-and-retrieve tasks.


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca

Figure 3: The team of 5 Khepera III robots equipped with the laser rangefinder Hokuyo

Figure 4: The team of 5 Khepera III robots in the experimental setup

MANETWithin the MANET workpackage, UNIRM1 will assist UNICAS in the definition of a communication protocol between exploration and service robots. The formershould be able to alert the latter about their motion intentions (so that these can consequently deploy so as to guarantee connectivity), while the latter should be ableto send to the former information about the state of the team (in particolar, localization data) and, possibly, supervisory commands.

LOCALIn the LOCAL workpackage, UNIRM1 will collaborate with POLITO for identifying the map data used by the service robots for localizing the team. In particolar, weenvisage the use of natural features extracted from the map (the SRG) cooperatively built by the exploration robots. In addition, UNIRMA1 will autonomously pursuethe development of a local registration method (such as a scan matching) to improve the accuracy of the local maps incrementally gathered by the robots, as well asof a re-localization technique (as in the kidnapped robot problem) that can allow a robot to continue its mission even if it becomes disconnected from the serviceinfrastructure.

Project schedule

The activity of UNIRM1 within MEMONET will be organized in the following 4 phases.

Phase 1 (duration 6 months, expected cost 31 K€)Start-up of the project and of the collaboration with the other research units. Detailed study of the state of the art in multirobot exploration. Purchase and set-up ofthe necessary hardware (two mobile robots, like Koala II, equipped with a gripper and a camera, and a vision system for localizing the team in the absence of thelocalization infrastructure to be developed by other partners).

Phase 2 (duration 6 months, expected cost 6.5 K€)Methodological development of the basic techniques. In particular:


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaEXPLR: Development of the multirobot exploration method developed by the unit, along the lines outlined in the workpackage description. In particolar: continuosexploration, local planning, uncertainty inclusion, 2D/3D integrated exploration, completeness study.MANET: Collaboration for the definition of a communication protocol between exploration and service robots.LOCAL: Collaboration for identifying the map data used by the service robots for localizing the team. Development of a local registration method and of are-localization technique.

Phase 3 (duration 6 months, expected cost 12.5 K€)Simulation campaigns of the developed methods in virtual environments (MATLAB and WEBOTS), and preliminary experiments. In particular:EXPLR: Simulation of multirobot exploration in MATLAB and WEBOTS. Experimental validation of the multi-robot exploration method on the mobile robot teamavailable at UNIRM1, with localization made available by an external vision system.LOCAL: Simulation of the local registration and re-localization methods for the exploration robots.

Phase 4 (duration 6 months, expected cost 20 K€)Experimental validation and critical analysis of the developed methods. Realization of reports and publications for dissemination of the project results. In particular:EXPLR: Experimental validation of the multirobot exploration methods on the mobile robot team available at UNIRM1 with integration of thecommunication/localization infrastructure realized within the MANET and LOCAL workpackages. Extensive study of the results in terms of environment coverage,exploration efficiency and quality of the reconstructed map.

14 - Descrizione delle attrezzature già disponibili ed utilizzabili per la ricerca proposta

Testo italiano

nº anno di acquisizione Descrizione1. 2002 Robot mobile MagellanPro con cinematica tipo uniciclo, equipaggiato di sensori a infrarossi, sensori a

ultrasuoni, range finder laser SICK e telecamera pan-tilt a colori

2. 2006 Squadra di 5 robot mobili Khepera III con cinematica tipo uniciclo; ogni robot è equipaggiato con sensori ainfrarossi, sensori a ultrasuoni e range finder laser Hokuyo

Testo inglese

nº anno di acquisizione Descrizione1. 2002 Mobile robot MagellanPro with unicycle-like kinematics, equipped with infrared and ultrasonic sensors, SICK

laser range finder and pan-tilt color camera

2. 2006 Team of 5 Khepera III mobile robots with unicycle-like kinematics; each robot is equipped with an infrared sensorsuite, an ultrasonic sensor suite and a Hokuyo laser range finder

15 - Descrizione delle Grandi attrezzature da acquisire (GA)

Testo italiano

Nessuna

Testo inglese

Nessuna

16 - Mesi persona complessivi dedicati al Progetto

Numero Disponibilitàtemporale indicativa

prevista

Totalemesi

persona1° anno 2° anno

Componenti della sede dell'Unità di Ricerca 2 6 6 12

Componenti di altre Università/Enti vigilati 0

Titolari di assegni di ricerca 1 2 0 2

Titolari di borse Dottorato 2 4 2 6

Post-dottorato 0

Scuola di Specializzazione 0

Personale a contratto Assegnisti 0

Borsisti 0

Altre tipologie 2 3 7 10

Dottorati a carico del PRIN da destinare a questo specifico progetto 0 0 0 0

Altro personale 0

TOTALE 7 15 15 30


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca17 - Costo complessivo del Progetto dell'Unità articolato per voci

Voce di spesa Spesain

Euro

Descrizione dettagliata(in italiano)

Descrizione dettagliata(in inglese)

Materialeinventariabile

26.000 Sistema di visione esterno per la localizzazione del sistemamulti-robot nell'arena sperimentale (2 telecamere + pc); 2laser range finder 3D; 2 robot mobili (tipo K-Team Koala)equipaggiati con telecamera e gripper; 2 pc

External vision system for localizing the multi-robot systemin the experimental arena (2 cameras + pc); 2 3D laserrange finders: 2 mobile robots (K-Team Koala-like)equipped with grippers and video cameras; 2 PCs

Grandi Attrezzature 0

Materiale di consumo efunzionamento(comprensivo dieventuale quotaforfettaria)

7.000 Quota forfettaria (10%) spese generali General expenses (10%) for project management

Spese per calcolo edelaborazione dati

2.000 Rinnovo licenze software annuali (Matlab e Webots) Renewal of annual software licenses (Matlab and Webots)

Personale a contratto 18.000 2 incarichi professionali (vedere la descrizione al punto 6.3) 2 professional contracts (see description at item 6.3)

Dottorati a carico delPRIN da destinare aquesto specificoprogetto

0

Servizi esterniMissioni 10.000 Partecipazioni a conferenze scientifiche internazionali, visite

scientifiche presso le unità partner e incontri dicoordinamento per il progetto

Participation to international scientific conferences,scientific visits at the partner research units and projectmeetings

Pubblicazioni (*)Partecipazione /Organizzazioneconvegni (*)

2.000 Tasse di iscrizione a conferenze scientifiche internazionali Registration fees for international scientific conferences

Altro (voce dautilizzare solo in casodi spese nonriconducibili alle vocisopraindicate)Subtotale 65.000

Costo convenzionale 5.000

Totale 70.000

Tutti gli importi devono essere espressi in Euro arrotondati alle centinaia

(*) sono comunque rendicontabili le spese da effettuare per pubblicazioni e presentazione dei risultati finali della ricerca nei dodicimesi successivi alla conclusione del progetto, purché le relative spese siano impegnate entro la data di scadenza del progetto e purchéle pubblicazioni e la presentazione dei risultati avvengano entro nove mesi dalla conclusione del progetto.

18 - Prospetto finanziario dell'Unità di Ricerca

Voce di spesa Importo in Euroa.1) finanziamenti diretti, disponibili da parte diUniversità/Enti vigilati di appartenenza dei ricercatoridell'unità operativa

16.000

a.2) finanziamenti diretti acquisibili con certezza da parte diUniversità/Enti vigilati di appartenenza dei ricercatoridell'unità operativaa.3) finanziamenti connessi al costo convenzionale 5.000

b.1) finanziamenti diretti disponibili messi a disposizione daparte di soggetti esternib.2) finanziamenti diretti acquisibili con certezza, messi adisposizione da parte di soggetti esternic) cofinanziamento richiesto al MIUR(max 70% del costo complessivo)

49.000

Totale 70.000


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca19 - Certifico la dichiarata disponibilità e l'utilizzabilità dei finanziamenti a.1) a.2) a.3) b.1) b.2)SI

Firma _____________________________________

I dati contenuti nella domanda di finanziamento sono trattati esclusivamente per lo svolgimento delle funzioni istituzionali delMIUR. Incaricato del trattamento è il CINECA- Dipartimento Servizi per il MIUR. La consultazione è altresì riservata al MIUR -D.G. della Ricerca -- Ufficio IV -- Settore PRIN, alla Commissione di Garanzia e ai referee scientifici. Il MIUR potrà ancheprocedere alla diffusione dei principali dati economici e scientifici relativi ai progetti finanziati. Responsabile del procedimento è ilcoordinatore del settore PRIN dell'ufficio IV della D.G. della Ricerca del MIUR.

Firma _____________________________________ Data 09/02/2009 ore 16:31


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaALLEGATO

Curricula scientifici dei componenti il gruppo di ricerca

Testo italiano

1. VENDITTELLI Marilena

Curriculum:Marilena Vendittelli ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi presso l'Università di Roma "La Sapienza" nel 1997. Dal maggio 1997all'ottobre 1998 ha svolto un post-dottorato presso il LAAS-CNRS di Tolosa (Francia) sui temi: ``Nonholonomic metrics in the presence of obstacles.Application to motion planning'' e ``Motion planning and control for general car-trailer systems''.L'attività di ricerca su questi temi è stata finanziata da due borse Marie Curie, bandite dalla Comunità Europea nell'ambito del Programma TMR (Trainingand Mobility of Researchers), di cui è risultata vincitrice nel 1996 e nel 1998.Dal 2001 è Ricercatore Universitario presso il Dipartimento di Informatica e Sistemistica dell'Università di Roma "La Sapienza" ed è membro delLaboratorio di Robotica dello stesso dipartimento.Nel 2005 è stata Visiting Scholar presso il Robotics Institute della Carnegie Mellon University.I suoi interessi di ricerca riguardano la pianificazione e il controllo di sistemi robotici. In particolare: pianificazione e controllo di robot mobili su ruote;metodi probabilistici per la pianificazione e l'esplorazione robotica; sistemi multirobot; stabilizzazione e guida di sistemi anolonomi generali;approssimazioni nilpotenti di sistemi con singolarità; traiettorie ottime per robot anolonomi; percezione e navigazione per robot mobili;pianificazione e controllo per robot cinematicamente ridondanti; sistemi di supporto alle decisioni in ambito medico; strumenti didattici innovativi.Su questi temi di ricerca ha pubblicato articoli su riviste e atti di convegni internazionali.

Pubblicazioni:

FRANCHI A, FREDA L, ORIOLO G, MARCHIONNI L, VENDITTELLI M. (2008). Decentralized cooperative exploration: Implementation andexperiments. In: 10th International Conference on Intelligent Autonomous Systems. Baden Baden, Germany, 23-25 July 2008

JEAN F, LONG R, ORIOLO G, VENDITTELLI M. (2008). An Approximate Algorithm for Nonholonomic Motion Planning, ECOLE POLYTECHNIQUECENTRE DE MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES UMR CNRS 7641, Research Report 651 http://www.cmap.polytechnique.fr/

A. FRANCHI, L. FREDA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 InternationalConference on Robot Communication and Coordination. Athens, Greece, 2007

A. FRANCHI, L. FREDA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2007). A randomized strategy for cooperative robot exploration. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. Roma, I, 2007, p. 768-774

P. ROBUFFO GIORDANO, VENDITTELLI M. (2006). The minimum-time crashing problem for the Dubins' car. In: 8th International IFAC Symposium onRobot Control (SYROCO 2006). Bologna, I, September 6 - 8, p. 127-133

ROBUFFO GIORDANO P, VENDITTELLI M., LAUMOND J.-P, SOURES P (2006). Nonholonomic Distance to Polygonal Obstacles for a Car-Like Robotof Polygonal Shape. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, vol. 22; p. 1040-1047, ISSN: 1552-3098

F. JEAN, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2005). A globally convergent steering algorithm for regular nonholonomic systems. In: 44th IEEE Conferenceon Decision and Control. Seville, SP, 2005, p. 7514-7519

G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2005). A stabilization framework for general nonholonomic systems with an application to the plate-ball mechanism.IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, vol. 21; p. 162-175, ISSN: 1552-3098

A. DE LUCA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M., S. IANNITTI (2004). Planning motions for robotic systems subject to differential constraints. In: B.SICILIANO; G. CASALINO; A. DE LUCA; C. MELCHIORRI. Advances in Control of Articulated and Mobile Robots. p. 1-38, BERLIN: Springer-Verlag,ISBN/ISSN: 3-540-20783-X

DE LUCA ANDREA, VENDITTELLI M., BALDINI F, DI GIAMBENEDETTO S, TROTTA M. P, CINGOLANI A, BACARELLI A, GORI C, PERNO C. F,ANTINORI A, ULIVI G (2004). Construction, training and clinical validation of an interpretation system for genotypic HIV-1 drug resistance based on fuzzyrules revised by virological outcomes. ANTIVIRAL THERAPY, vol. 9; p. 583-593, ISSN: 1359-6535

G. ORIOLO, VENDITTELLI M., L. FREDA, G. TROSO (2004). The SRT method: Randomized strategies for exploration. In: 2004 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. New Orleans, LA, 2004, p. 4688-4694

L. FREDA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2004). Probabilistic strategies for sensor-based exploration. In: 9th International Symposium on Robotics withApplications. Sevilla, SP, 2004

VENDITTELLI M., G. ORIOLO, F. JEAN, J.-P. LAUMOND (2004). Nonhomogeneous nilpotent approximations for nonholonomic systems withsingularities. IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, vol. 49; p. 261-266, ISSN: 0018-9286

G. ORIOLO, VENDITTELLI M., A. MARIGO, A. BICCHI (2003). From nominal to robust planning: the plate-ball manipulation system. In: 2003 IEEEInternational Conference on Robotics and Automation. Taipei, Taiwan, 2003

A. DE LUCA, G. ORIOLO, L. PAONE, P. ROBUFFO GIORDANO, VENDITTELLI M. (2002). Visual-based planning and control for nonholonomic mobilerobots. In: 10th IEEE Mediterranean Conf. on Control and Automation. Lisbon, P, 2002

G. ORIOLO, A. DE LUCA, VENDITTELLI M. (2002). WMR control via dynamic feedback linearization: Design, implementation and experimentalvalidation. IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, vol. 10; p. 835-852, ISSN: 1063-6536

G. ORIOLO, M. OTTAVI, VENDITTELLI M. (2002). Probabilistic motion planning for redundant robots along given end-effector paths. In: 2002IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and System. Lausanne, CH, 2002, p. 1657-1662

A. DE LUCA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2001). Control of wheeled mobile robots: An experimental overview. In: S. NICOSIA; B. SICILIANO; A.BICCHI; P. VALIGI. RAMSETE - Articulated and Mobile Robotics for Services and Technologies. p. 181-226, BERLIN: Springer-Verlag, ISBN/ISSN:3-540-42090-8

G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2001). Robust stabilization of the plate-ball manipulation system. In: 2001 IEEE International Conference on Roboticsand Automation. Seoul, KR, 2001, p. 91-96

A. DE LUCA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2000). Stabilization of the unicycle via dynamic feedback linearization. In: 6th IFAC Symp. on RoboticsControl. Vienna, A, p. 337-344


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaVENDITTELLI M., G. ORIOLO (2000). Stabilization of the general two-trailer system. In: 2000 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. San

Francisco, CA, p. 1817-1823

VENDITTELLI M., G. ORIOLO, J.P. LAUMOND (1999). Steering nonholonomic systems via nilpotent approximations: The general two-trailer system. In:1999 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. Detroit, MI, p. 823829

VENDITTELLI M., LAUMOND J.-P, SOUERES P (1999). Shortest paths to obstacles for a poligonal car-like robot. In: 38th IEEE Conference on Decisionand Control. Phoenix, AZ, p. 17-22

VENDITTELLI M., LAUMOND J.-P., NISSOUX C. (1999). Obstacle distance for car-like robots. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS ANDAUTOMATION, vol. 15; p. 678-691, ISSN: 1042-296X

G. ORIOLO, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1998). Real-time map building and navigation for autonomous robots in unknown environments. IEEETRANSACTIONS ON SYSTEMS MAN AND CYBERNETICS PART B-CYBERNETICS, vol. 28; p. 316-333, ISSN: 1083-4419

LAUMOND J.-P, NISSOUX C, VENDITTELLI M. (1998). Obstacle distances and visibility for car-like robots moving forward. In: IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. Leuven, B, p. 33-39

G. ORIOLO, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1997). Fuzzy maps: A new tool for mobile robot perception and planning. JOURNAL OF ROBOTICSYSTEMS, vol. 14; p. 179-197, ISSN: 0741-2223

VENDITTELLI M., J.P. LAUMOND (1997). Visible positions for a car-like robot amidst obstacles. In: 2nd Workshop on Algorithmic Foundation ofRobotics. Toulouse, F

G. ORIOLO, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1996). Path planning for mobile robots via skeletons on fuzzy maps. INTELLIGENT AUTOMATION ANDSOFT COMPUTING, vol. 2; p. 355-374, ISSN: 1079-8587

M. POLONI, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1995). Fuzzy logic and autonomous vehicles: Experiments in ultrasonic vision. FUZZY SETS AND SYSTEMS,vol. 69; p. 15-27, ISSN: 0165-0114

2. FREDA Luigi

Curriculum:Informazioni personali -----------------------------------------

Nome: FREDA LuigiIndirizzo: VIA GALLONIO 9 - 00161 - ROMA (RM)Fax: 0677274033E-mail: [email protected]: ItalianaData di nascita: 21/07/1976Titoli di studio: Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi

Titolo conseguito Laurea (vecchio ordin.)Descrizione INGEGNERIA INFORMATICAVoto conseguito 110 E LODENome e indirizzo istituzione Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - P.zza Aldo Moro, 5 - ROMA

A.A. conseguimento 2006/2007Titolo conseguito Dottore di ricercaDescrizione Ingegneria dei SistemiNome e indirizzo istituzione Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - P.zza Aldo Moro, 5 - ROMA

Esperienze -----------------------------------------

Periodo 01/09/2007 - oggiPosizione Assegnista di ricercaNome e indirizzo istituzione Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - P.zza Aldo Moro, 5 - ROMAStruttura INFORMATICA E SISTEMISTICA

Periodo 02/01/2004 - 02/01/2007Posizione DottorandoNome e indirizzo istituzione Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - P.zza Aldo Moro, 5 - ROMATitolo dottorato INGEGNERIA DEI SISTEMI

Periodo 01/03/2006 - 04/09/2006Esperienza Partecipazione a progetto di ricercaTipo di attività svolta Visiting Scholar (Prof. LaValle)Nome e indirizzo istituzione University of Illinois - 201 N. Goodwin Ave. 3318 Siebel Center Urbana, IL 61801 USATipo istituzione Università stranieraResponsabile U.O. Steven M. LaValle

Pubblicazioni:

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO AND M. VENDITTELLI (2009). The SRG Method: A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration.IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, ISSN: 1083-4435


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaA. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO AND M. VENDITTELLI (2008). Decentralized Cooperative Exploration: Implementation and Experiments. In:

Intelligent Autonomous Systems 10, vol. 0, ISBN/ISSN: 978-1-58603-887-8, doi: 10.3233/978-1-58603-887-8-348FREDA L., G. ORIOLO, F. VECCHIOLI (2008). Sensor-based Exloration for General Robotic Systems. In: 2008 IEEE/RSJ International Conference on

Intelligent Robots and Systems

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 FirstInternational Conference on Robot Communication and Coordination (ROBOCOMM 2007)., ISBN/ISSN: 978-963-9799-08-0

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Randomized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA 2007)., p. 768-774, ISBN/ISSN: 1-4244-0601-3/1050-4729

B. TOVAR, FREDA L., S. M. LAVALLE (2007). Using a robot to learn geometric information from permutations of landmarks. In: ContemporaryMathematicsAmerican Mathematical Society, vol. 438, p. 33-45

FREDA L., B. TOVAR, S. M. LAVALLE (2007). Learning Combinatorial Information from Alignments of Landmarks. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA 2007)., p. 4295-4300, ISBN/ISSN: 1-4244-0601-3/1050-4729

FREDA L., G. ORIOLO (2007). Vision-based interception of a moving target with a nonholonomic mobile robot. ROBOTICS AND AUTONOMOUSSYSTEMS, vol. 55; p. 419-432, ISSN: 0921-8890

FREDA L., F. LOIUDICE, G. ORIOLO (2006). A Randomized Method for Integrated Exploration. In: 2006 IEEE/RSJ International Conference onIntelligent Robots and Systems (IROS 2006)., Oct. 2006, p. 2457-2464, ISBN/ISSN: 1-4244-0259-X

F. CAPPARELLA, FREDA L., M. MALAGNINO, G. ORIOLO (2005). Visual servoing of a wheeled mobile robot for intercepting a moving object. In: 2005IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2005)., 2-6 Aug 2005, p. 2737-2743, ISBN/ISSN: 0-7803-8912-3

FREDA L., G. ORIOLO (2005). Frontier-Based Probabilistic Strategies for Sensor-Based Exploration. In: 2005 IEEE International Conference onRobotics and Automation (ICRA 2005)., 18-22 April 2005, p. 3881-3887, ISBN/ISSN: 0-7803-8914-X

FREDA L., G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2004). Probabilistic strategies for sensor-based exploration. In: World Automation Congress, 2004.Proceedings, 28/06/2004 - 1/07/2004, vol. 15, p. 63-68, ISBN/ISSN: 1-889335-21-5

G. ORIOLO, M. VENDITTELLI, FREDA L., G. TROSO (2004). The SRT method: randomized strategies for exploration. In: 2004 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA '04)., 26/04/2004 - 1/05/2004, vol. 5, p. 4688-4694, ISBN/ISSN: 0-7803-8232-3/1050-4729

3. FRANCHI Antonio

Curriculum:Informazioni personali

Nome FRANCHI AntonioIndirizzo piazzale Jonio, 24 - 00141 - roma (RM)Telefono 0677274158Fax 0677274033E-mail [email protected] ITAData di nascita 01/02/1978

Titoli di studio

Data di conseguimento 19/12/2005Titolo conseguito Laurea (vecchio ordin.)Descrizione Ingegneria ElettronicaVoto conseguito 110/110 cum laudeTitolo della Tesi Strategie di coordinazione e comunicazione per l'esplorazione robotica multiagenteNome e indirizzo istituzione Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - P.zza Aldo Moro, 5 - ROMA

Data di conseguimento 27/07/1997Titolo conseguito Diploma di scuola secondaria superioreDescrizione Liceo ScientificoVoto conseguito 58/60Nome e indirizzo istituzione Liceo Scientifico Amedeo Avogadro -Tipo istituzione Scuola secondaria di II grado

Esperienze

Periodo 01/11/2006 - oggiPosizione DottorandoNome e indirizzo istituzione Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - P.zza Aldo Moro, 5 - ROMAStruttura INFORMATICA E SISTEMISTICATitolo dottorato INGEGNERIA DEI SISTEMI

Elenco dei prodotti della ricerca

FRANCHI A., LUIGI FREDA, GIUSEPPE ORIOLO, MARILENA VENDITTELLI (in stampa). The Sensor-based Random Graph Method for CooperativeRobot Exploration. IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, ISSN: 1083-4435

FRANCHI A., FREDA L, MARCHIONNI L, ORIOLO G, VENDITTELLI M (2008). Decentralized cooperative exploration: implementation and experiments.In: The 10th International Conference on Intelligent Autonomous Systems. Baden Baden, Germany, 23 - 25 July 2008

FRANCHI A., L. FREDA, G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Randomized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: Robotics and Automation,2007 IEEE International Conference on. Roma, 10 - 14 April 2007, ISBN/ISSN: 1-4244-06 / 1050-4729


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaFRANCHI A., L. FREDA, G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 InternationalConference on Robot Communication and Coordination. Atene, 15-17 Ottobre 2007

Pubblicazioni:

FRANCHI A., FREDA L, MARCHIONNI L, ORIOLO G, VENDITTELLI M (2008). Decentralized cooperative exploration: implementation andexperiments. In: The 10th International Conference on Intelligent Autonomous Systems. Baden Baden, Germany, 23 - 25 July 2008

FRANCHI A., L. FREDA, G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 InternationalConference on Robot Communication and Coordination. Atene, 15-17 Ottobre 2007

FRANCHI A., L. FREDA, G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Randomized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: Robotics andAutomation, 2007 IEEE International Conference on. Roma, 10 - 14 April 2007, ISBN/ISSN: 1-4244-06 / 1050-4729

4. STEGAGNO Paolo

Curriculum:Informazioni personali:

Nome: STEGAGNO PaoloIndirizzo: Corso Trieste 88 - 00198 - Roma (RM), ItaliaE-mail: [email protected]: 0039 349 7481526Cittadinanza: ItalianaData di nascita: 06/01/1983

Titoli di studio:

30/09/2008, Laurea specialistica in Ingegneria Elettronica, indirizzo Automazione e Robotica, 110/110 e lode, Università degli Studi di Roma "La Sapienza".Titolo della Tesi: Un Metodo per la Mutua Localizzazione in un Sistema Multi-robot da Misure Anonime di Distanza e Puntamento: Progetto eSperimentazione sui Robot Khepera IIIRelatore: Prof. G. Oriolo (Università degli Studi di Roma "La Sapienza", Dipartimento di Informatica e Sistemistica "Antonio Ruberti")

23/02/2005, Laurea triennale in Ingegneria Elettronica, 110/110, Università degli Studi di ROMA "La Sapienza".Titolo della Tesi: Programmazione di FPGA per il controllo di circuiti di pilotaggio di detector a stato solidoRelatore: Prof. D. Caputo (Università degli Studi di Roma "La Sapienza", Dipartimento di Ingegneria Elettronica)

Attuale posizione:

01/11/2008 - oggiDottorando in Ingegneria dei SistemiIstituto: Università degli Studi di Roma "La Sapienza", Dipartimento di Informatica e Sistemistica "Antonio Ruberti"Tutor: Prof. G. Oriolo

Interessi di ricerca:Localizzazione e controllo decentralizzati di sistemi mobili multi-agente.

Pubblicazioni:

FRANCHI A, ORIOLO G, STEGAGNO P. (2009). Mutual Localization of a Multi-Robot Team with Anonymous relative Position Measures, Dipartimentodi Informatica e Sistemistica, Technical Report n. 1/2009, January 2009

Testo inglese

1. VENDITTELLI Marilena

Curriculum:Marilena Vendittelli received the Ph.D. in Systems Engineering from the University of Rome "La Sapienza" in 1997. From May 1997 to October 1998 sheheld a post-doctoral position at LAAS-CNRS in Toulouse (France) working on the research projects: ``Nonholonomic metrics in the presence of obstacles.Application to motion planning'' and ``Motion planning and control for general car-trailer systems''.The research activity on these themes was funded by the European Community in the context of the TMR (Training and Mobility of Researchers) Program.She was, in fact, the recipient of a Marie Curie Fellowship both in 1996 and in 1998.Since Novembre 2001 she is an Assistant Professor at the Department of Computer and Systems Science of the University of Rome "La Sapienza"and she is a member of the Robotics Laboratory of the same department.


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaHer research interests are in motion planning and control of robotic systems, and in particular: motion planning and control for nonholonomic mobilerobots; probabilistic methods for robotic planning and exploration; multirobot systems; steering and stabilization of general nonholonomic systems; nilpotentapproximations of systems with singularities; optimal trajectories for nonholonomic robots; perception and navigation for mobile robots; planning andcontrol of kinematically redundant robots; decision support systems in medical context; innovative educational tools. On these topics, she has publishedpapers in international journals and conferences.

Pubblicazioni:

FRANCHI A, FREDA L, ORIOLO G, MARCHIONNI L, VENDITTELLI M. (2008). Decentralized cooperative exploration: Implementation andexperiments. In: 10th International Conference on Intelligent Autonomous Systems. Baden Baden, Germany, 23-25 July 2008

JEAN F, LONG R, ORIOLO G, VENDITTELLI M. (2008). An Approximate Algorithm for Nonholonomic Motion Planning, ECOLE POLYTECHNIQUECENTRE DE MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES UMR CNRS 7641, Research Report 651 http://www.cmap.polytechnique.fr/

A. FRANCHI, L. FREDA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 InternationalConference on Robot Communication and Coordination. Athens, Greece, 2007

A. FRANCHI, L. FREDA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2007). A randomized strategy for cooperative robot exploration. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. Roma, I, 2007, p. 768-774

P. ROBUFFO GIORDANO, VENDITTELLI M. (2006). The minimum-time crashing problem for the Dubins' car. In: 8th International IFAC Symposium onRobot Control (SYROCO 2006). Bologna, I, September 6 - 8, p. 127-133

ROBUFFO GIORDANO P, VENDITTELLI M., LAUMOND J.-P, SOURES P (2006). Nonholonomic Distance to Polygonal Obstacles for a Car-Like Robotof Polygonal Shape. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, vol. 22; p. 1040-1047, ISSN: 1552-3098

F. JEAN, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2005). A globally convergent steering algorithm for regular nonholonomic systems. In: 44th IEEE Conferenceon Decision and Control. Seville, SP, 2005, p. 7514-7519

G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2005). A stabilization framework for general nonholonomic systems with an application to the plate-ball mechanism.IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, vol. 21; p. 162-175, ISSN: 1552-3098

A. DE LUCA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M., S. IANNITTI (2004). Planning motions for robotic systems subject to differential constraints. In: B.SICILIANO; G. CASALINO; A. DE LUCA; C. MELCHIORRI. Advances in Control of Articulated and Mobile Robots. p. 1-38, BERLIN: Springer-Verlag,ISBN/ISSN: 3-540-20783-X

DE LUCA ANDREA, VENDITTELLI M., BALDINI F, DI GIAMBENEDETTO S, TROTTA M. P, CINGOLANI A, BACARELLI A, GORI C, PERNO C. F,ANTINORI A, ULIVI G (2004). Construction, training and clinical validation of an interpretation system for genotypic HIV-1 drug resistance based on fuzzyrules revised by virological outcomes. ANTIVIRAL THERAPY, vol. 9; p. 583-593, ISSN: 1359-6535

G. ORIOLO, VENDITTELLI M., L. FREDA, G. TROSO (2004). The SRT method: Randomized strategies for exploration. In: 2004 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. New Orleans, LA, 2004, p. 4688-4694

L. FREDA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2004). Probabilistic strategies for sensor-based exploration. In: 9th International Symposium on Robotics withApplications. Sevilla, SP, 2004

VENDITTELLI M., G. ORIOLO, F. JEAN, J.-P. LAUMOND (2004). Nonhomogeneous nilpotent approximations for nonholonomic systems withsingularities. IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, vol. 49; p. 261-266, ISSN: 0018-9286

G. ORIOLO, VENDITTELLI M., A. MARIGO, A. BICCHI (2003). From nominal to robust planning: the plate-ball manipulation system. In: 2003 IEEEInternational Conference on Robotics and Automation. Taipei, Taiwan, 2003

A. DE LUCA, G. ORIOLO, L. PAONE, P. ROBUFFO GIORDANO, VENDITTELLI M. (2002). Visual-based planning and control for nonholonomic mobilerobots. In: 10th IEEE Mediterranean Conf. on Control and Automation. Lisbon, P, 2002

G. ORIOLO, A. DE LUCA, VENDITTELLI M. (2002). WMR control via dynamic feedback linearization: Design, implementation and experimentalvalidation. IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, vol. 10; p. 835-852, ISSN: 1063-6536

G. ORIOLO, M. OTTAVI, VENDITTELLI M. (2002). Probabilistic motion planning for redundant robots along given end-effector paths. In: 2002IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and System. Lausanne, CH, 2002, p. 1657-1662

A. DE LUCA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2001). Control of wheeled mobile robots: An experimental overview. In: S. NICOSIA; B. SICILIANO; A.BICCHI; P. VALIGI. RAMSETE - Articulated and Mobile Robotics for Services and Technologies. p. 181-226, BERLIN: Springer-Verlag, ISBN/ISSN:3-540-42090-8

G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2001). Robust stabilization of the plate-ball manipulation system. In: 2001 IEEE International Conference on Roboticsand Automation. Seoul, KR, 2001, p. 91-96

A. DE LUCA, G. ORIOLO, VENDITTELLI M. (2000). Stabilization of the unicycle via dynamic feedback linearization. In: 6th IFAC Symp. on RoboticsControl. Vienna, A, p. 337-344

VENDITTELLI M., G. ORIOLO (2000). Stabilization of the general two-trailer system. In: 2000 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. SanFrancisco, CA, p. 1817-1823

VENDITTELLI M., G. ORIOLO, J.P. LAUMOND (1999). Steering nonholonomic systems via nilpotent approximations: The general two-trailer system. In:1999 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. Detroit, MI, p. 823829

VENDITTELLI M., LAUMOND J.-P, SOUERES P (1999). Shortest paths to obstacles for a poligonal car-like robot. In: 38th IEEE Conference on Decisionand Control. Phoenix, AZ, p. 17-22

VENDITTELLI M., LAUMOND J.-P., NISSOUX C. (1999). Obstacle distance for car-like robots. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS ANDAUTOMATION, vol. 15; p. 678-691, ISSN: 1042-296X

G. ORIOLO, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1998). Real-time map building and navigation for autonomous robots in unknown environments. IEEETRANSACTIONS ON SYSTEMS MAN AND CYBERNETICS PART B-CYBERNETICS, vol. 28; p. 316-333, ISSN: 1083-4419

LAUMOND J.-P, NISSOUX C, VENDITTELLI M. (1998). Obstacle distances and visibility for car-like robots moving forward. In: IEEE InternationalConference on Robotics and Automation. Leuven, B, p. 33-39

G. ORIOLO, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1997). Fuzzy maps: A new tool for mobile robot perception and planning. JOURNAL OF ROBOTICSYSTEMS, vol. 14; p. 179-197, ISSN: 0741-2223

VENDITTELLI M., J.P. LAUMOND (1997). Visible positions for a car-like robot amidst obstacles. In: 2nd Workshop on Algorithmic Foundation ofRobotics. Toulouse, F


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della RicercaG. ORIOLO, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1996). Path planning for mobile robots via skeletons on fuzzy maps. INTELLIGENT AUTOMATION AND

SOFT COMPUTING, vol. 2; p. 355-374, ISSN: 1079-8587

M. POLONI, G. ULIVI, VENDITTELLI M. (1995). Fuzzy logic and autonomous vehicles: Experiments in ultrasonic vision. FUZZY SETS AND SYSTEMS,vol. 69; p. 15-27, ISSN: 0165-0114

2. FREDA Luigi

Curriculum:

Pubblicazioni:

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO AND M. VENDITTELLI (2009). The SRG Method: A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration.IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, ISSN: 1083-4435

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO AND M. VENDITTELLI (2008). Decentralized Cooperative Exploration: Implementation and Experiments. In:Intelligent Autonomous Systems 10, vol. 0, ISBN/ISSN: 978-1-58603-887-8, doi: 10.3233/978-1-58603-887-8-348

FREDA L., G. ORIOLO, F. VECCHIOLI (2008). Sensor-based Exloration for General Robotic Systems. In: 2008 IEEE/RSJ International Conference onIntelligent Robots and Systems

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 FirstInternational Conference on Robot Communication and Coordination (ROBOCOMM 2007)., ISBN/ISSN: 978-963-9799-08-0

A. FRANCHI, FREDA L., G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Randomized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA 2007)., p. 768-774, ISBN/ISSN: 1-4244-0601-3/1050-4729

B. TOVAR, FREDA L., S. M. LAVALLE (2007). Using a robot to learn geometric information from permutations of landmarks. In: ContemporaryMathematicsAmerican Mathematical Society, vol. 438, p. 33-45

FREDA L., B. TOVAR, S. M. LAVALLE (2007). Learning Combinatorial Information from Alignments of Landmarks. In: 2007 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA 2007)., p. 4295-4300, ISBN/ISSN: 1-4244-0601-3/1050-4729

FREDA L., G. ORIOLO (2007). Vision-based interception of a moving target with a nonholonomic mobile robot. ROBOTICS AND AUTONOMOUSSYSTEMS, vol. 55; p. 419-432, ISSN: 0921-8890

FREDA L., F. LOIUDICE, G. ORIOLO (2006). A Randomized Method for Integrated Exploration. In: 2006 IEEE/RSJ International Conference onIntelligent Robots and Systems (IROS 2006)., Oct. 2006, p. 2457-2464, ISBN/ISSN: 1-4244-0259-X

F. CAPPARELLA, FREDA L., M. MALAGNINO, G. ORIOLO (2005). Visual servoing of a wheeled mobile robot for intercepting a moving object. In: 2005IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2005)., 2-6 Aug 2005, p. 2737-2743, ISBN/ISSN: 0-7803-8912-3

FREDA L., G. ORIOLO (2005). Frontier-Based Probabilistic Strategies for Sensor-Based Exploration. In: 2005 IEEE International Conference onRobotics and Automation (ICRA 2005)., 18-22 April 2005, p. 3881-3887, ISBN/ISSN: 0-7803-8914-X

FREDA L., G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2004). Probabilistic strategies for sensor-based exploration. In: World Automation Congress, 2004.Proceedings, 28/06/2004 - 1/07/2004, vol. 15, p. 63-68, ISBN/ISSN: 1-889335-21-5

G. ORIOLO, M. VENDITTELLI, FREDA L., G. TROSO (2004). The SRT method: randomized strategies for exploration. In: 2004 IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA '04)., 26/04/2004 - 1/05/2004, vol. 5, p. 4688-4694, ISBN/ISSN: 0-7803-8232-3/1050-4729

3. FRANCHI Antonio

Curriculum:

Pubblicazioni:

FRANCHI A., FREDA L, MARCHIONNI L, ORIOLO G, VENDITTELLI M (2008). Decentralized cooperative exploration: implementation andexperiments. In: The 10th International Conference on Intelligent Autonomous Systems. Baden Baden, Germany, 23 - 25 July 2008

FRANCHI A., L. FREDA, G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Decentralized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: 2007 InternationalConference on Robot Communication and Coordination. Atene, 15-17 Ottobre 2007

FRANCHI A., L. FREDA, G. ORIOLO, M. VENDITTELLI (2007). A Randomized Strategy for Cooperative Robot Exploration. In: Robotics andAutomation, 2007 IEEE International Conference on. Roma, 10 - 14 April 2007, ISBN/ISSN: 1-4244-06 / 1050-4729


Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca4. STEGAGNO Paolo

Curriculum:Personal Information:

Name: STEGAGNO PaoloAddress: Corso Trieste 88 - 00198 - Rome (RM), ItalyE-mail: [email protected]: 0039 349 7481526Nationality: ItalianDate of birth: 06/01/1983

Education:

30/09/2008, Master Degree in Electronics Engineering, 110/110 cum laude, University of Rome "La Sapienza".Thesis: Mutual Localization in a Multi-robot System with Anonymous Distance Bearing Measures: Design and Sperimentation on Robot Khepera IIITutor: Prof. G. Oriolo (University of Rome "La Sapienza", Dipartimento di Informatica e Sistemistica "Antonio Ruberti").

23/02/2005, Bachelor Degree in Electronics Engineering, 110/110, University of Rome "La Sapienza".Thesis: Programming of FPGA for the control of pilot circuits of a solid state detectorTutor: Prof. D. Caputo (University of Rome "La Sapienza", Dipartimento di Ingegneria Elettronica)

Current Postion:

01/11/2008 - todayPhD student in System EngineeringDepartment: University of Rome "La Sapienza", Dipartimento di Informatica e Sistemistica "Antonio Ruberti"Tutor: Prof. G. Oriolo

Research interests:Decentralized Localization and control of mobile multi-agent systems.

Pubblicazioni:

FRANCHI A, ORIOLO G, STEGAGNO P. (2009). Mutual Localization of a Multi-Robot Team with Anonymous relative Position Measures, Dipartimentodi Informatica e Sistemistica, Technical Report n. 1/2009, January 2009


Documents

2 - Coordinatore Scientifico 3 - Responsabile dell'Unità ...webuser.unicas.it/memonet/UNIRM1.pdf · Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" Dipartimento di INFORMATICA E SISTEMISTICA