Robotics — Guia de aprendizagem

Connect observations, state, maps and behavior through existing explanations and experiments.

Um roteiro estruturado de robótica, controle, agricultura em ambiente controlado, energia e eletrônica de potência.

Before you start Start with sensor, position and velocity terminology. Frames use vectors and matrices; estimation uses probability. Each topic links to its background.

1. System and runtime

Trace sensing through commands, then inspect communication and logs.

The autonomous robot system
- GuideRoteiro da robótica para ambientes internos — de sensores ao controle de movimento
ROS 2 communication
- PrimerIntrodução ao ROS 2 — Distribuindo o controle do robô com segurança entre nós, tópicos e DDS
Recording and replaying logs

Background: ROS 2 communication
- Lab · Run in browserReproduza falhas do robô com rosbag2: entradas, TF e tempo.

2. Working with frames

Express the same point in different frames.

Coordinate transforms
- Primer · Run in browserTransformações de coordenadas de robôs: matrizes, quatérnios e TF

3. Estimating motion and state

Distinguish integrated motion from corrections using multiple sensors.

Wheel odometry

Background: Coordinate transforms
- PrimerIntrodução à Navegação Inercial — Integrando Rodas, IMU e GNSS para Rastrear o Movimento de um Robô
IMU bias and noise
- Lab · Run in browserLeia o registro de uma IMU estacionária: viés, dispersão e desvio de Allan.
GNSS positioning and error
- Primer · Run in browserComo funciona o GNSS e principais produtos — u-blox, Trimble, Fixposition
Sensor fusion

Background: Frames and time · Kalman filtering
- PrimerIntrodução à Fusão de Sensores — Construindo um Modelo Mundial Único a partir de Múltiplos Sensores
- Primer · Run in browserPor que a fusão de sensores falha — sincronização, quadros e calibração extrínseca

4. Registration and mapping

Explore registration failures before studying the full SLAM system.

Point-cloud registration with ICP

Background: Coordinate transforms
- Lab · Run in browserPor que o ICP falha: inicialização, valores discrepantes e geometria simétrica.
LiDAR SLAM

Background: Point-cloud registration with ICP · Pose-graph update
- PrimerIntrodução ao LiDAR-SLAM — Sabendo "Onde estou" a partir de nuvens de pontos de laser
Evaluating SLAM accuracy

Background: LiDAR SLAM
- Lab · Run in browserComo avaliar SLAM — ATE, RPE, tempo de execução e falhas

Separate map representation, paths and behavior, then connect them with Nav2.

Occupancy grids

Background: Coordinate transforms
- PrimerMapeamento de grade de ocupação — Transformando evidências de LiDAR e câmeras em acessibilidade de trânsito
More questions on this topic
- Read an additional check on occupancy probability and traversability.
Path search on a map

Background: Occupancy grids
- PrimerIntrodução à Engenharia de Controle: Planejamento de Trajetória — A*, Dijkstra, RRT, RRT* e PRM
Behavior selection
- PrimerIntrodução ao Planejamento de Comportamento: Como Máquinas de Estados Finitos (FSMs), Árvores de Comportamento e POMDPs Escolhem o Próximo Passo de um Veículo Autônomo
More questions on this topic
- Read an additional check on behavior choice and feasibility.
Navigation integration and debugging

Background: Behavior selection · Frames and time · Path search on a map
- Lab · Run in browserDo mapeamento à navegação no ROS 2 — um procedimento mínimo com Jazzy e Nav2
- Lab · Run in browserNav2 tem um caminho, mas não se move: um fluxo de trabalho de diagnóstico.

1. System and runtime

The autonomous robot system

ROS 2 communication

Recording and replaying logs

2. Working with frames

Coordinate transforms

3. Estimating motion and state

Wheel odometry

IMU bias and noise

GNSS positioning and error

Sensor fusion

4. Registration and mapping

Point-cloud registration with ICP

LiDAR SLAM

Evaluating SLAM accuracy

5. From maps to motion

Occupancy grids

Path search on a map

Behavior selection

Navigation integration and debugging