Die Vorlesung Robotic Intelligence: Navigation and Mobile Manipulation vermittelt grundlegende und fortgeschrittene Konzepte zur Entwicklung intelligenter, autonomer Roboter für den Einsatz in komplexen Umgebungen. Im Fokus stehen Methoden zur Navigation, mehrbeinigen Lokomotion und mobilen Manipulation sowie deren Integration in reale Robotersysteme. Behandelt werden Verfahren der Sensorfusion, Lokalisierung und Kartierung (SLAM), Entscheidungsfindung sowie der kollisionsfreien Bewegungs- und Pfadplanung. Weiter werden maschinelle Lernverfahren zur Steuerung von Laufrobotern in schwierigem Gelände sowie zur direkten physischen Interaktion mit der Umwelt vorgestellt. Ergänzend werden Konzepte der mobilen Manipulation behandelt, die es Robotern ermöglichen, Objekte sicher zu greifen, zu handhaben oder mit ihrer Umgebung zu interagieren. Dabei werden sowohl klassische als auch moderne, lernbasierte Ansätze betrachtet. Durch die Kombination dieser Ansätze können Robotersysteme ein hohes Maß an Autonomie erreichen. Die Vorlesung verbindet theoretische Grundlagen mit anwendungsorientierten Methoden und befähigt die Studierenden, autonome robotische Systeme und deren Methoden für reale Einsatzszenarien zu entwickeln und kritisch zu bewerten.

Ein wichtiger Teil des Kurses ist die praktische Gruppenarbeit im Machine Intelligence and Robotics Lab (MaiRo), in dem die Studierenden Aufgaben mit echten Sensoren und Robotern lösen und dabei sowohl technische Kompetenzen als auch Team-Fähigkeiten für die Lösung komplexer Navigations- und Manipulationsaufgaben mobiler Systeme entwickeln.

Die Themen umfassen:

• Grundlagen des maschinellen Lernens und Sensorfusion
• Simultane Lokalisierung und Kartierung (SLAM) in unbekannten Umgebungen
• Ansätze zur Bewegungsplanung und Kollisionsvermeidung
• Intelligente Entscheidungsfindung und Aufgabenplanung
• Reinforcement Learning für die Lokomotion von Laufrobotern
• Machine Learning Ansätze zum Passieren oder Überwinden komplexer Hindernisse
• Manipulation von Objekten in statischen Szenarien
• Mobile Manipulation in komplexen Umgebungen

Am Ende des Kurses sind Studierende in der Lage, Methoden zur Navigation und mobilen Manipulation zu entwerfen, zu implementieren und zu integrieren. Diese Ansätze ermöglichen es mobilen Systemen, durch komplexe, dynamische Umgebungen autonom zu navigieren, hierfür gelernte Lokomotionskonzepte einzusetzen sowie verschiedene Manipulationsaufgaben zu lösen.