- Nazwa przedmiotu:
- Wstęp do robotyki
- Koordynator przedmiotu:
- Wojciech SZYNKIEWICZ
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Informatyka
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty techniczne
- Kod przedmiotu:
- WR
- Semestr nominalny:
- 6 / rok ak. 2015/2016
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 129
Bilans nakładu pracy przeciętnego studenta wygląda następująco:
- udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz.,
- udział w zajęciach laboratoryjnych: 6 x 5 godz. + 2 godz. = 32 godz.,
- przygotowanie do kolejnych wykładów i realizacji zadań laboratoryjnych (przejrzenie materiałów z wykładu, instrukcji do laboratorium i dodatkowej literatury): 1 x 15 godz. (przygotowanie do wykładu) + 6 x 5 godz. (przygotowanie do laboratorium) = 45 godz.
- udział w konsultacjach: 2 godz. (zakładamy, że student korzysta z 2-godz. konsultacji w semestrze w celu wyjaśnienia swych wątpliwości dotyczących zagadnień omawianych na wykładzie i zadań rozwiązywanych na zajęciach laboratoryjnych),
- przygotowanie do egzaminu (rozwiązanie zadań przedegzaminacyjnych) oraz obecność na egzaminie: 20 godz. + 2 godz. = 22 godz.
Łączny nakład pracy studenta wynosi zatem: 30 + 32 + 45+ 2 + 22 = 129 godz., co odpowiada ok. 5 punktom ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 66
Nakład pracy związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich wynosi 30 + 32 + 2 + 2 = 66 godz., co odpowiada ok. 2.5 punktom ECTS.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 60
Nakład pracy związany z zajęciami o charakterze praktycznym wynosi 32 + 30 = 60 godz., co odpowiada ok. 2 punktom ECTS.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium30h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- brak
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- - Ukształtowanie wśród studentów zrozumienia podstawowych zagadnień z pogranicza robotyki i sztucznej inteligencji.
- Zapoznanie studentów z praktycznymi problemami i podstawowymi metodami konstruowania, planowania ruchu i sterowania robotów.
- Zapoznanie studentów z kluczowymi dla wielu zastosowań praktycznych robotów zagadnieniami nawigacji autonomicznej robotów mobilnych i manipulacji obiektami.
- Treści kształcenia:
- 1. Podstawowe pojęcia z dziedziny robotyki: krótka historia robotyki, działy robotyki, definicja robota i elementy składowe systemu robotycznego: efektory, czujniki, układ lokomocji, układ sterowania komputerowego. Rodzaje robotów i ich charakterystyka oraz zastosowania.
2. Budowa i programowanie robotów modułowych - zestawy Lego NXT Mindstorms. Budowa i funkcje mikrosterownika NXT, silniki, czujniki. Struktura i funkcje środowiska NXC, programowanie robotów w środowisku NXC.
3. Opis położenia i orientacji: podstawowe pojęcia matematyczne, wybrane reprezentacje położenia i orientacji, macierz przekształcenia jednorodnego, prędkość liniowa i kątowa.
4. Wprowadzenie w podstawowe zagadnienia kinematyki: równania kinematyki, więzy holonomiczne i nieholonomiczne, struktury kinematyczne manipulatorów robotów, kinematyka manipulatorów - proste zadanie kinematyki.
5. Pojęcie jakobianu w robotyce. Jakobian analityczny i geometryczny oraz jakobian manipulatora.
6. Odwrotne zadanie kinematyki manipulatora o strukturze szeregowej.
7. Układy lokomocji. Maszyny kroczące. Roboty kołowe - rodzaje kół. Więzy ruchu - holonomiczne i nieholonomiczne.
Podstawowe rodzaje baz jezdnych (układów lokomocji) robotów mobilnych i ich charakterystyka.
8. Kinematyka robotów mobilnych: równania ruchu prostych robotów kołowych, pojęcia mobilności i sterowności robotów kołowych.
9. Percepcja. Czujniki stosowane w robotach autonomicznych.
10. Problem autonomicznej nawigacji robota mobilnego: samolokalizacja, planowanie ścieżki, tworzenie mapy środowiska.
11. Struktury sterowania i programowania robotów: sterowanie reaktywne, behawioralne, deliberatywne - bazujące na modelu.
12. Chwytanie i manipulacja. Opis chwytu, rodzaje chwytów, modele kontaktów. Manipulacja zręczna wielopalczastą sztuczną ręką.
13. Systemy wielorobotowe/wieloagentowe. Rodzaje współpracy robotów. Kryteria klasyfikacji.
14. Sztuczna inteligencja w robotyce. Uczenie się robotów jako przykład uczenia się maszyn (rodzaje uczenia się, metody).
- Metody oceny:
- Egzamin, ocena prowadzącego laboratorium, udział w zawodach robotów, sprawozdanie z laboratorium.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. Szynkiewicz W.: Rozszerzony konspekt wykładu: Wstęp do Robotyki.
2. Arkin R.: Behavior-Based Robotics (Intelligent Robotics and Autonomous Agents), MIT Press, 1998.
3. J. Borenstein, H. R. Everett, and L. Feng: Navigating Mobile Robots: Sensors and Techniques A. K. Peters, Ltd., Wellesley, MA (1996). "Where am I? Sensors and Methods for Robot Positioning" - raport z materiałem zbliżonym do książki.
4. Craig J.: Wprowadzenie do robotyki, WNT, Warszawa 1995.
5. Dudek G., Jenkin M.: Computational Principles of Mobile Robotics , Cambridge University Press, 2000.
6. Kozłowski K., Dutkiewicz P., Wróblewski W.: Modelowanie i sterowanie robotów , PWN, Warszawa 2003.
7. Russell S., Norvig P.: Artificial Intelligence: A Modern Approach , Prentice Hall, 2nd edition, 2002.
8. Siegwart R., Nourbakhsh I. R. Introduction to Autonomous Mobile Robots, The MIT Press, 2004.
10. Spong M.W., Vidyasagar M., Dynamika i sterowanie robotów, WNT, Warszawa 1997.
11. Tchoń K., Mazur A., Dulęba I., Hossa R., Muszyński R.: Manipulatory i roboty mobilne, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa 2000.
12. Zielińska T.: Maszyny kroczące, PWN, Warszawa 2003.
- Witryna www przedmiotu:
- https://studia.elka.pw.edu.pl/priv/14Z/WR.A//WR_priv.html
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt Wpisz opis
- Student, który zaliczył przedmiot, ma wiedzę na temat praktycznych problemów i podstawowych metod konstruowania, planowania ruchu i sterowania robotów. Zna podstawowe elementy składowe robota: efektory, receptory i układ sterowania. Wie jakie są podstawowe struktury manipulatorów i baz jezdnych kołowych robotów mobilnych oraz ich własności.
Weryfikacja: egzamin, sprawozdanie z laboratorium
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W19, K_W21
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W07, T1A_W07
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt Wpisz opis
- Student, który zaliczył przedmiot, potrafi: zdefiniować więzy ruchu oraz rozwiązać proste i odwrotne zadania kinematyki dla prostych manipulatorów z otwartym łańcuchem kinematycznym oraz kołowych robotów mobilnych; dobrać właściwą metodę rozwiązania zadania, które ma wykonać robot; zaprojektować i zbudować z dostępnych elementów (klocków) robota; dobrać właściwe czujniki do realizacji postawionego zadania; opracować algorytm sterowania oraz napisać oprogramowanie dla sterownika pokładowego robot
Weryfikacja: egzamin, zademonstrowanie poprawnego działania robota i wykonanie przez niego postawionych zadań; udział w zawodach robotów, sprawozdanie z laboratorium.
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U05, K_U09, K_U13, K_U20
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U01, T1A_U15, T1A_U05, T1A_U16, T1A_U13, T1A_U15
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt Wpisz opis
- P indywidualnie i w zespole.
Weryfikacja: egzamin, zadania przedegzaminacyjne i ćwiczenia laboratoryjne (realizowane w zespołach 2-osobpwych).
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K03, K_K04
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K03, T1A_K04