Programowanie robotów mobilnych
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0800-AR2ROBMOB |
Kod Erasmus / ISCED: |
(brak danych)
/
(0714) Elektronika i automatyzacja
|
Nazwa przedmiotu: | Programowanie robotów mobilnych |
Jednostka: | Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
4.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | Podstawowa wiedza z zakresu programowania, robotyki, analizy matematycznej oraz algebry. |
Całkowity nakład pracy studenta: | Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (60 godz.): - udział w wykładach – 15 godzin - udział w laboratoriach – 45 godzin Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (50 godz.): - przygotowanie do wykładu- 5 godzin - przygotowanie do laboratoriów – 15 godzin - pisanie prac, projektów- 15 godzin - czytanie literatury- 15 godzin |
Efekty uczenia się - wiedza: | W1: zna obszary zastosowań robotów mobilnych oraz ich podział ze względu na konstrukcję – K_W07, K_W10; W2: zna formalizm matematyczny stosowany do opisu kinematyki oraz dynamiki robotów mobilnych – K_W01, K_W02; W3: orientuje się w zagadnieniach kinematyki prostej oraz odwrotnej – KW_02, K_W13; W4: orientuje się w algorytmach i układach kontroli ruchu stosowanych w robotyce mobilnej – K_W04, K_W06, K_W12; W5: orientuje się w zakresie specjalistycznych metod i narzędzi programistycznych używanych przy realizacji zadań sterowania robotów (np. Microsoft Robotics Developer Studio, RoBOSS, Matlab) – K_W02, K_W04, K_W06; |
Efekty uczenia się - umiejętności: | U1: Potrafi wyszukać informacje w literaturze fachowej oraz dokumentacji technicznej, niezbędne do realizacji zadań projektowych – K_U01, K_U18; U2: Posiada umiejętność syntezy oraz implementacji algorytmów sterowania przeznaczonych do zastosowania w robotyce mobilnej – K_U02, K_U03, K_U12; U3: Potrafi wykorzystywać narzędzia programistyczne do realizacji projektów w obszarze robotyki mobilnej – K_U03, K_U05; U4: Potrafi zastosować zdobytą wiedzę w praktyce inżynierskiej lub badawczej – K_U02, K_U12; U5: Potrafi poprawnie diagnozować i rozwiązywać problemy występujące w trakcie realizacji projektów – K_U04, K_U10; U6: Potrafi przeprowadzić testy robota, a w razie potrzeby korygować opracowane algorytmy – K_U10, K_U11; U7: Umie opracować raport z realizacji zadania projektowego K_U07; |
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne: | K1: zna ograniczenia związane z konstrukcją i obszarem zastosowania robota mobilnego – K_K01; K2: potrafi samodzielnie znaleźć rozwiązanie problemów projektowych, a w razie konieczności skorzystać w wiedzy eksperckiej – K_K01; |
Metody dydaktyczne podające: | - wykład informacyjny (konwencjonalny) |
Metody dydaktyczne poszukujące: | - klasyczna metoda problemowa |
Skrócony opis: |
Celem zajęć z przedmiotu Programowanie Robotów Mobilnych jest przekazanie wiedzy z zakresu podstawowych rodzajów i metod modelowania wybranych robotów mobilnych, a także metod ich programowania. Na zajęciach laboratoryjnych realizowane będą zadania z zakresu programowania wirtualnych oraz rzeczywistych robotów mobilnych. |
Pełny opis: |
Wykład: 1. Wprowadzenie a. Podział i budowa robotów mobilnych b. Problematyka autonomicznej pracy 2. Robot Operating System a. Programowanie robotów mobilnych b. Koncepcja ROS c. Zasada działania ROS d. Tworzenie nowych węzłów e. Kompilacja projektu f. Węzeł publikujący g. Węzeł subskrybujący h. Zmienne globalne i. Środowisko symulacyjne Gazebo j. Pakiet RViz 3. Kinematyka prosta i odwrotna robotów mobilnych a. Robot dwukołowy z podparciem b. Robot trzykołowy z kołami szwedzkimi c. Robot czterokołowy d. Robot czterokołowy z kołami szwedzkimi 4. Budowa mapy a. Siatka zajętości b. Algorytm mapowania siatki zajętości 5. Lokalizacja a. Filtr Kalmana b. Filtr cząsteczkowy c. Algorytm lokalizacji Monte Carlo 6. Planowanie ścieżki lokalnej a. BUG1 b. BUG2 c. Algorytm Sztucznych Pól Potencjałowych d. Algorytm dynamicznego okna 7. Planowanie ścieżki globalnej a. Algorytm Dijkstra b. Algorytm A* c. Algorytm eksplorowania drzew losowych d. Algorytm mrówkowy 8. SLAM - Simultaneous Localization and Mapping a. Algorytm FastSLAM Laboratorium: 1. Prezentacja robota mobilnego Husarion ROSbot 2.0 2. Stworzenie przykładowych węzłów subskrybujących i publikujących 3. Obsługa Gazebo i RViz (tworzenie własnych markerów) na przykładzie robota TurtleBot 4. Implementacja algorytmu planowania ścieżki lokalnej: a. BUG1/BUG2 b. Algorytm Sztucznych Pól Potencjałowych c. Algorytm dynamicznego okna 5. Implementacja algorytmu planowania ścieżki globalnej: a. Algorytm Dijkstra b. Algorytm A* 6. Implementacja algorytmu lokalizacji Monte Carlo Zadania wykonywane podczas zajęć laboratoryjnych obejmują implementację systemów sterowania robotami mobilnymi w środowisku Robot Operating System. Następnie dokonywana jest analiza ich działania oraz interpretacja otrzymanych rezultatów. |
Literatura: |
Literatura podstawowa: 1. G. A. Kantor, W. Burgard, L. E. Kavraki, S. Thrun "Principles of Robot Motion: Theory, Algorithms, and Implementations", MIT Press, 2005 2. S. Thrun, W. Burgard, D. Fox, "Probabilistic Robotics", MIT Press, 2005 3. P. Corke, "Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms In MATLAB", Springer, 2017 4. M. Trojnacki, „Modelowanie dynamiki robotów kołowych”, Oficyna wydawnicza PIAP, Warszawa 2013. 5. M. J. Giergiel, Z. Hendzel, W. Żylski, „Modelowanie i sterowanie mobilnych robotów kołowych”, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2002 6. W. Choromański, I. Grabarek, M. Kozłowski, A. Czerepicki, K. A. Marczuk, "Pojazdy autonomiczne i systemy transportu autonomicznego", Wydawnictwo Naukowe PWN, 2021 Literatura uzupełniająca: 1.K. Berns, E. von Puttkamer, „Autonomous land vehicles”, Vieweg +Teubner, Wiesbaden 2009 2. Z. Hendzel, M. Muszyńska, C. Jagiełowicz-Ryznar, „Rozmyte systemy sterowania mobilnych robotów kołowych”, Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2014 3. W. Żylski, „Kinematyka i dynamika mobilnych robotów kołowych”, Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1996 4. Z. Hendzel, W. Żylski, A. Burghardt, „Autonomiczne mobilne roboty kołowe”, Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2008 |
Metody i kryteria oceniania: |
Metody oceniania: Test wiedzy- W1, W2, W3, W4, U1, K1 Zadanie projektowe- W4, W5, U1 – U7, K2 Kryteria oceniania: Wykład: zaliczenie na ocenę na podstawie testu wiedzy Laboratorium: zaliczenie na ocenę na podstawie zadań realizowanych w trakcie laboratorium (5p.) oraz pracy projektowej (5p.) ndst - 0 - 50% maksymalnej liczby punktów, dst - 51 - 60% maksymalnej liczby punktów, dst plus - 61 - 70% maksymalnej liczby punktów, db - 71 - 80% maksymalnej liczby punktów, db plus - 81 - 90% maksymalnej liczby punktów, bdb - 91 - 100% maksymalnej liczby punktów. |
Praktyki zawodowe: |
nie dotyczy |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (zakończony)
Okres: | 2022-02-21 - 2022-09-30 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ WYK
PT LAB
|
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Łukasz Niewiara | |
Prowadzący grup: | Łukasz Niewiara, Kamil Wyrąbkiewicz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Zaliczenie na ocenę |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2022/23" (zakończony)
Okres: | 2023-02-20 - 2023-09-30 |
Przejdź do planu
PN LAB
WT WYK
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Rafał Szczepański | |
Prowadzący grup: | Rafał Szczepański, Kamil Wyrąbkiewicz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Zaliczenie na ocenę |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/24" (w trakcie)
Okres: | 2024-02-20 - 2024-09-30 |
Przejdź do planu
PN LAB
WT WYK
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Rafał Szczepański | |
Prowadzący grup: | Rafał Szczepański, Kamil Wyrąbkiewicz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Zaliczenie na ocenę |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.