Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Roboty mobilne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Roboty mobilne
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 5,0 ECTS (formy) 5,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 8 Grupa obieralna 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL5 15 2,00,25zaliczenie
projektyP5 15 2,00,33zaliczenie
wykładyW5 15 1,00,42egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach.
W-2Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych.
W-3Podstawowa wiedza z teorii sterowania.
W-4Podstawowa wiedza z języków programowania niskiego poziomu.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla robotów mobilnych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.2
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego klasy (2,0).2
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego klasy (2,0).2
T-L-4Implementacja generatora trajektorii.2
T-L-5Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. I).2
T-L-6Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. II).2
T-L-7Badanie odporności układu sterowania.2
T-L-8Zaliczenie formy zajęć.1
15
projekty
T-P-1Przygotowanie aplikacji w dowolnym języku programowania do wymiany danych z robotem mobilnym klasy (2,0) poprzez interfejs WiFi. Sprzęgnięcie myszki 3D z układem sterowania robota w celu ręcznego zadawania położenia.7
T-P-2Podłączenie do własnej aplikacji biblioteki wizyjnego sprzężenia zwrotnego z funkcją dynamicznego rozpoznawania położenia robotów mobilnych. Implementacja układu sterowania oraz testy eksperymentalne.7
T-P-3Zaliczenie formy zajęć.1
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.1
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.2
T-W-3Kinematyka robotów mobilnych.2
T-W-4Metody modelowania dynamiki robota mobilnego.2
T-W-5Planowanie trajektorii.1
T-W-6Nawigacja robotów mobilnych.4
T-W-7Układy sterowania w robotyce mobilnej.2
T-W-8Pojęcie autonomii. Systemy decyzyjne.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2przygotowanie do zajęć15
A-L-3sporządzenie sprawozdań20
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych10
60
projekty
A-P-1uczestnictwo w zajęciach15
A-P-2praca poza godzinami zajęć25
A-P-3sporządzenie sprawozdań10
A-P-4przygotowanie do zaliczenia zajęć projektowych10
60
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury5
A-W-3przygotowanie do egzaminu10
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18_W10
Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
AR_1A_W10T1A_W04, T1A_W07C-2, C-3, C-1, C-4T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8M-1, M-2, M-3, M-4S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18_U12
Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
AR_1A_U12T1A_U10, T1A_U15, T1A_U16InzA_U03, InzA_U07, InzA_U08C-5, C-6, C-7T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-L-1, T-L-5, T-L-7, T-L-6, T-L-8, T-L-2, T-L-3, T-L-4M-3S-2, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
AR_1A_K01T1A_K01C-2, C-3, C-5, C-6, C-7, C-1, C-4T-P-1, T-P-2, T-W-2, T-W-3, T-W-5, T-W-7, T-W-8, T-L-2, T-L-3M-1, M-2, M-3, M-4S-2, S-1, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18_W10
Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
2,0
3,0Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18_U12
Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000
  2. Michałek M., Pazderski D., Sterowanie robotów mobilnych, Wdawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2012
  3. Siegwart R., Nourbakhsh I.R., Scaramuzza D., Introduction to Autonomous Mobile Robots, The MIT Press, 2011, 2nd Edition

Literatura dodatkowa

  1. Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.2
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego klasy (2,0).2
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego klasy (2,0).2
T-L-4Implementacja generatora trajektorii.2
T-L-5Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. I).2
T-L-6Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. II).2
T-L-7Badanie odporności układu sterowania.2
T-L-8Zaliczenie formy zajęć.1
15

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Przygotowanie aplikacji w dowolnym języku programowania do wymiany danych z robotem mobilnym klasy (2,0) poprzez interfejs WiFi. Sprzęgnięcie myszki 3D z układem sterowania robota w celu ręcznego zadawania położenia.7
T-P-2Podłączenie do własnej aplikacji biblioteki wizyjnego sprzężenia zwrotnego z funkcją dynamicznego rozpoznawania położenia robotów mobilnych. Implementacja układu sterowania oraz testy eksperymentalne.7
T-P-3Zaliczenie formy zajęć.1
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.1
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.2
T-W-3Kinematyka robotów mobilnych.2
T-W-4Metody modelowania dynamiki robota mobilnego.2
T-W-5Planowanie trajektorii.1
T-W-6Nawigacja robotów mobilnych.4
T-W-7Układy sterowania w robotyce mobilnej.2
T-W-8Pojęcie autonomii. Systemy decyzyjne.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2przygotowanie do zajęć15
A-L-3sporządzenie sprawozdań20
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych10
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1uczestnictwo w zajęciach15
A-P-2praca poza godzinami zajęć25
A-P-3sporządzenie sprawozdań10
A-P-4przygotowanie do zaliczenia zajęć projektowych10
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury5
A-W-3przygotowanie do egzaminu10
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18_W10Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W10Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-4Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.
T-W-3Kinematyka robotów mobilnych.
T-W-4Metody modelowania dynamiki robota mobilnego.
T-W-5Planowanie trajektorii.
T-W-6Nawigacja robotów mobilnych.
T-W-7Układy sterowania w robotyce mobilnej.
T-W-8Pojęcie autonomii. Systemy decyzyjne.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18_U12Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U12Potrafi zrobotyzować prosty proces technologiczny.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla robotów mobilnych.
Treści programoweT-P-2Podłączenie do własnej aplikacji biblioteki wizyjnego sprzężenia zwrotnego z funkcją dynamicznego rozpoznawania położenia robotów mobilnych. Implementacja układu sterowania oraz testy eksperymentalne.
T-P-1Przygotowanie aplikacji w dowolnym języku programowania do wymiany danych z robotem mobilnym klasy (2,0) poprzez interfejs WiFi. Sprzęgnięcie myszki 3D z układem sterowania robota w celu ręcznego zadawania położenia.
T-P-3Zaliczenie formy zajęć.
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.
T-L-5Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. I).
T-L-7Badanie odporności układu sterowania.
T-L-6Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. II).
T-L-8Zaliczenie formy zajęć.
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego klasy (2,0).
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego klasy (2,0).
T-L-4Implementacja generatora trajektorii.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18_K01Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_K01Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_K01rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
Cel przedmiotuC-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla robotów mobilnych.
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-4Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii.
Treści programoweT-P-1Przygotowanie aplikacji w dowolnym języku programowania do wymiany danych z robotem mobilnym klasy (2,0) poprzez interfejs WiFi. Sprzęgnięcie myszki 3D z układem sterowania robota w celu ręcznego zadawania położenia.
T-P-2Podłączenie do własnej aplikacji biblioteki wizyjnego sprzężenia zwrotnego z funkcją dynamicznego rozpoznawania położenia robotów mobilnych. Implementacja układu sterowania oraz testy eksperymentalne.
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.
T-W-3Kinematyka robotów mobilnych.
T-W-5Planowanie trajektorii.
T-W-7Układy sterowania w robotyce mobilnej.
T-W-8Pojęcie autonomii. Systemy decyzyjne.
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego klasy (2,0).
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego klasy (2,0).
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0