ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2018/2019 / Wydział Elektryczny / Automatyka i robotyka (S1) / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Metody nawigacji w robotyce mobilnej:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Automatyka i robotyka
Forma studiów	studia stacjonarne	Poziom	pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	inżynier
Obszary studiów	nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Metody nawigacji w robotyce mobilnej
Specjalność	przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca	Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny	Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane)	5,0	ECTS (formy)	5,0
Forma zaliczenia	egzamin	Język	polski
Blok obieralny	8	Grupa obieralna	1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
laboratoria	L	5	30	3,0	0,38	zaliczenie
wykłady	W	5	15	2,0	0,62	egzamin

Wymagania wstępne

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

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-2	Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3	Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4	Zapoznanie studentów z metodami nawigacji w robotyce mobilnej.
C-5	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów unikania kolizji dla robotów mobilnych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.	2
T-L-2	Symulacja kinematyki robota mobilnego.	4
T-L-3	Symulacja dynamiki robota mobilnego.	6
T-L-4	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).	2
T-L-5	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).	2
T-L-6	Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.	6
T-L-7	Unikanie kolizji z przeszkodami.	6
T-L-8	Zaliczenie formy zajęć.	2
		30
wykłady
T-W-1	Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.	1
T-W-2	Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.	2
T-W-3	Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.	2
T-W-4	Układy sterowania w robotyce mobilnej.	1
T-W-5	Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.	6
T-W-6	Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.	2
T-W-7	Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.	1
		15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	uczestnictwo w zajęciach	30
A-L-2	przygotowanie do zajęć	30
A-L-3	sporządzenie sprawozdań	20
A-L-4	przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych	10
		90
wykłady
A-W-1	uczestnictwo w zajęciach	15
A-W-2	studiowanie literatury	20
A-W-3	przygotowanie do egzaminu	25
		60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

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

Sposoby oceny

KOD	Sposób oceny
S-1	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
S-2	Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3	Ocena 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 kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
AR_1A_C18.2_W01 Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.	AR_1A_W10	—	—	C-1, C-2, C-3, C-4	T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-6, T-W-7, T-W-4, T-W-5	M-1, M-2, M-3, M-4	S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
AR_1A_C18.2_U01 Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.	AR_1A_U12	—	—	C-5, C-6, C-7	T-L-1, T-L-4, T-L-5, T-L-2, T-L-6, T-L-8, T-L-7, T-L-3	M-3	S-2, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
AR_1A_C18.2_K01 Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.	AR_1A_K01	—	—	C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6, C-7	T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-W-2, T-W-3, T-W-6, T-W-7, T-W-5	M-1, M-2, M-3, M-4	S-1, S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_C18.2_W01 Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.	2,0
	3,0	Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_C18.2_U01 Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.	2,0
	3,0	Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_C18.2_K01 Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.	2,0
	3,0	Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Literatura podstawowa

Cook G., Mobile Robots: Navigation, Control and Remote Sensing, Wiley-IEEE Press, 2011, 1st Edition
Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000
Michałek M., Pazderski D., Sterowanie robotów mobilnych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2012

Literatura dodatkowa

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

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.	2
T-L-2	Symulacja kinematyki robota mobilnego.	4
T-L-3	Symulacja dynamiki robota mobilnego.	6
T-L-4	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).	2
T-L-5	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).	2
T-L-6	Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.	6
T-L-7	Unikanie kolizji z przeszkodami.	6
T-L-8	Zaliczenie formy zajęć.	2
		30

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.	1
T-W-2	Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.	2
T-W-3	Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.	2
T-W-4	Układy sterowania w robotyce mobilnej.	1
T-W-5	Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.	6
T-W-6	Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.	2
T-W-7	Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.	1
		15

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	uczestnictwo w zajęciach	30
A-L-2	przygotowanie do zajęć	30
A-L-3	sporządzenie sprawozdań	20
A-L-4	przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych	10
		90

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	uczestnictwo w zajęciach	15
A-W-2	studiowanie literatury	20
A-W-3	przygotowanie do egzaminu	25
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_1A_C18.2_W01	Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_1A_W10	Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
	C-2	Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
	C-3	Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
	C-4	Zapoznanie studentów z metodami nawigacji w robotyce mobilnej.
Treści programowe	T-W-1	Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.
	T-W-2	Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.
	T-W-3	Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.
	T-W-6	Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.
	T-W-7	Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.
	T-W-4	Układy sterowania w robotyce mobilnej.
	T-W-5	Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny.
	M-2	Wykład problemowy.
	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
	M-4	Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_1A_C18.2_U01	Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_1A_U12	Potrafi zrobotyzować prosty proces technologiczny.
Cel przedmiotu	C-5	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
	C-6	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
	C-7	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów unikania kolizji dla robotów mobilnych.
Treści programowe	T-L-1	Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.
	T-L-4	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).
	T-L-5	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).
	T-L-2	Symulacja kinematyki robota mobilnego.
	T-L-6	Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.
	T-L-8	Zaliczenie formy zajęć.
	T-L-7	Unikanie kolizji z przeszkodami.
	T-L-3	Symulacja dynamiki robota mobilnego.
Metody nauczania	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób oceny	S-2	Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
Sposób oceny	S-3	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_1A_C18.2_K01	Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_1A_K01	Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych.
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
	C-2	Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
	C-3	Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
	C-4	Zapoznanie studentów z metodami nawigacji w robotyce mobilnej.
	C-5	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
	C-6	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
	C-7	Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów unikania kolizji dla robotów mobilnych.
Treści programowe	T-L-4	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).
	T-L-5	Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).
	T-L-6	Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.
	T-W-2	Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.
	T-W-3	Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.
	T-W-6	Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.
	T-W-7	Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.
	T-W-5	Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny.
	M-2	Wykład problemowy.
	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
	M-4	Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
	S-2	Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
	S-3	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0