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 | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
Profil | ogólnoakademicki | ||
Moduł | — | ||
Przedmiot | Metody nawigacji w robotyce mobilnej | ||
Specjalność | przedmiot wspólny | ||
Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki 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 | 10 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
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. |
C-8 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów przetwarzania obrazu dla celów sterowania. |
C-9 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu mapowania otoczenia na bazie wizji maszynowej. |
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 | Sterowanie wizyjne robotem mobilnym z napędem różnicowym. | 3 |
T-L-9 | Zewnętrzne sprzężenie wizyjne w sterowaniu grupą robotów mobilnych. | 4 |
T-L-10 | Techniki wizyjne w samo lokalizacji robota mobilnego i budowa mapy. | 4 |
T-L-11 | Detekcja obiektu i planowanie ścieżki. | 4 |
T-L-12 | Zaliczenie formy zajęć. | 2 |
45 | ||
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 | 45 |
A-L-2 | przygotowanie do zajęć | 20 |
A-L-3 | sporządzenie sprawozdań | 25 |
90 | ||
wykłady | ||
A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
A-W-2 | studiowanie literatury | 10 |
A-W-3 | przygotowanie do egzaminu | 10 |
35 |
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 uczenia się - wiedza
Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się 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 uczenia się - umiejętności
Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się 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-2, T-L-3 | M-3 | S-2, S-3 |
AR_1A_C28.2_U01 Student potrafi zintegrować system satelitarnego pozycjonowania z układem sterowania robota i ocenić źródła zakłóceń wpływające na dokładność jego pracy. | AR_1A_U12 | — | — | C-4 | T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7 | M-3 | S-2, S-3 |
AR_1A_C28.2_U02 Student potrafi zaimplementować jedną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. | AR_1A_U12 | — | — | C-8, C-9 | T-L-12, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-3 | S-2, S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się 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 uczenia się | 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 | Student nie zna klasyfikacji i budowy robotów mobilnych, nie rozumie celu modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
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. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | 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. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | 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. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | 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. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | 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. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - umiejętności
Efekt uczenia się | 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 | Student nie potrafi zaimplementować modelu kinematycznego ani dynamicznego robota mobilnego oraz nie rozumie sensu jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
AR_1A_C28.2_U01 Student potrafi zintegrować system satelitarnego pozycjonowania z układem sterowania robota i ocenić źródła zakłóceń wpływające na dokładność jego pracy. | 2,0 | Student nie potrafi programowo zintegrować modułu GPS z układem sterowania robota. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student potrafi programowo zintegrować moduł GPS z układem sterowania robota. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student potrafi programowo zintegrować moduł GPS z układem sterowania robota. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student potrafi programowo zintegrować moduł GPS z układem sterowania robota. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student potrafi programowo zintegrować moduł GPS z układem sterowania robota. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student potrafi programowo zintegrować moduł GPS z układem sterowania robota. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
AR_1A_C28.2_U02 Student potrafi zaimplementować jedną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. | 2,0 | Student nie potrafi zaimplementować żadnej z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student potrafi zaimplementować dowolną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student potrafi zaimplementować dowolną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student potrafi zaimplementować dowolną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student potrafi zaimplementować dowolną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student potrafi zaimplementować dowolną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
Efekt uczenia się | 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