Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S2)
specjalność: projektowanie i zarządzanie projektami informatycznymi

Sylabus przedmiotu Podstawy robotyki- Przedmiot obieralny III:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister
Obszary studiów nauki techniczne
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Podstawy robotyki- Przedmiot obieralny III
Specjalność inteligentne aplikacje komputerowe
Jednostka prowadząca Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej
Nauczyciel odpowiedzialny Marcin Pluciński <Marcin.Plucinski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Sławomir Jaszczak <Slawomir.Jaszczak@zut.edu.pl>, Piotr Piela <Piotr.Piela@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 19 Grupa obieralna 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW3 15 1,30,50zaliczenie
laboratoriaL3 15 0,70,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Algebra i analiza matematyczna
W-2Podstawy informatyki
W-3Podstawy automatyki

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Nabycie wiadomości na temat budowy i działania robotów. Zapoznanie się z technikami modelowania, sterowania i planowania ruchu robotów.
C-2Nabycie umiejętności praktycznych w modelowaniu kinematyki i dynamiki ruchu robotów.
C-3Nabycie umiejętności praktycznych w sterowaniu i planowaniu ruchu robotów.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Modelowanie i symulacja ruchu wybranych konstrukcji robotów manipulacyjnych i mobilnych.4
T-L-2Projektowanie algorytmów sterowania ruchem robotów - badania symulacyjne z wykorzystaniem opisanych wcześniej modeli.4
T-L-3Projekt i budowa robota z wykorzystaniem gotowych podzespołów modułowych.3
T-L-4Projekt i implementacja układu regulacji ruchu skonstruowanych robotów.4
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do robotyki: klasyfikacja i budowa robotów. Typy urządzeń wykonawczych, metody ruchu. Sensory. Metody lokalizacji i komunikacji.3
T-W-2Modelowanie kinematyki i dynamiki robotów.2
T-W-3Metody sterowania ruchem robota.2
T-W-4Planowanie ruchu robota: planowanie trajektorii manipulatora, planowanie toru ruchu robotów mobilnych.4
T-W-5Sztuczna inteligencja w robotyce. Uczenie robotów.3
T-W-6Zaliczenie wykładu.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-L-2Uczestnictwo w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć1
A-L-3Samodzielne dokończenie zadań projektowych z zajęć laboratoryjnych.3
19
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach + zaliczenie wykładu15
A-W-2Konsultacje do wykładu4
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.15
34

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne: samodzielna realizacja projektów związanych z modelowaniem robotów oraz serowaniem i planowaniem ruchu robotów.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Laboratorium: ocena projektów realizowanych w trakcie zajęć.
S-2Ocena podsumowująca: Laboratorium: ocena końcowa obliczana będzie jako średnia ważona ocen formujących.
S-3Ocena podsumowująca: Wykład: zaliczenie pisemne.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_2A_D19/O6/3-2_W01
W wyniku zajęć student powinien być w stanie scharakteryzować budowę, działanie oraz metody sterowania i planowania ruchu robotów.
I_2A_W05, I_2A_W07, I_2A_W10C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5M-1S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_2A_D19/O6/3-2_U01
W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność modelowania kinematyki i dynamiki ruchu robotów.
I_2A_U06, I_2A_U08, I_2A_U10C-2T-W-2, T-L-1M-1, M-2S-1, S-2
I_2A_D19/O6/3-2_U02
W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność doboru i implementacji algorytmu sterowania ruchem robota.
I_2A_U04, I_2A_U07, I_2A_U08, I_2A_U11, I_2A_U12, I_2A_U13C-3T-W-3, T-W-5, T-L-2, T-L-3M-1, M-2S-1, S-2
I_2A_D19/O6/3-2_U03
W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność doboru i implementacji algorytmu planowania ruchu robota.
I_2A_U04, I_2A_U07, I_2A_U08, I_2A_U12, I_2A_U13C-3T-W-4, T-W-5, T-L-3, T-L-4M-1, M-2S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_2A_D19/O6/3-2_W01
W wyniku zajęć student powinien być w stanie scharakteryzować budowę, działanie oraz metody sterowania i planowania ruchu robotów.
2,0Student nie umie opisać budowy i działania robota lub nie zna podstawowych metod sterowania i planowania ruchu robota.
3,0Student umie opisać budowę i działanie robota oraz zna podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota.
3,5Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota.
4,0Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota. Umie zaadaptować budowę robota do nowych zadań.
4,5Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota. Umie zaadaptować budowę robota do nowych zadań. Umie zaadaptować typowe metody sterowania ruchem do nowych zadań.
5,0Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota. Umie zaadaptować budowę robota do nowych zadań. Umie zaadaptować typowe metody sterowania i planowania ruchu do nowych zadań.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_2A_D19/O6/3-2_U01
W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność modelowania kinematyki i dynamiki ruchu robotów.
2,0Student nie umie zaimplementować podanego modelu kinematyki i dynamiki ruchu robota.
3,0Student umie zaimplementować podany model kinematyki i dynamiki ruchu robota.
3,5Student umie zaimplementować podany model kinematyki i dynamiki ruchu robota. Rozumie jego działanie.
4,0Student umie zaimplementować podany model kinematyki i dynamiki ruchu robota oraz rozumie jego działanie. Zna podsatowe techniki budowania modeli.
4,5Student umie samodzielnie zbudować model kinematyki i dynamiki robota, rozumie jego działanie i potrafi go zaimplementować.
5,0Student umie samodzielnie zbudować model kinematyki i dynamiki robota, rozumie jego działanie, potrafi go zaimplementować i ocenić jego dokładność.
I_2A_D19/O6/3-2_U02
W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność doboru i implementacji algorytmu sterowania ruchem robota.
2,0Student nie umie dobrać odpowiedniegi algorytmu sterowania ruchem robota lub nie umie zaimplementować go.
3,0Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota i zaimplementować go.
3,5Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota, rozumie jego działanie i umie go zaimplementować.
4,0Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota, rozumie jego działanie, umie go zaimplementować i ocenić jego jakość.
4,5Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota, rozumie jego działanie, umie go zaimplementować i ocenić jego jakość. Umie zaadaptować algorytm sterowania do nowych celów.
5,0Student umie samodzielnie zaprojektować układ sterowania ruchem robota realizujący wskazany cel, zaimplementować go oraz ocenić jego jakość.
I_2A_D19/O6/3-2_U03
W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność doboru i implementacji algorytmu planowania ruchu robota.
2,0Student nie zna podstawowych metod planowania ruchu robota lub nie umie ich zastosować w praktyce.
3,0Student zna podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zastosować w praktyce.
3,5Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zastosować w praktyce.
4,0Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zaimplementować i zastosować w praktyce.
4,5Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zaimplementować i zastosować w praktyce. Potrafi zaadaptować metody do nowych celów.
5,0Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zaimplementować i zastosować w praktyce. Potrafi zaadaptować metody do nowych celów i ocenić ich jakość.

Literatura podstawowa

  1. Craig J.J., Wprowadzenie do robotyki, WNT, Warszawa, 1993
  2. Morecki A., Knapczyk J., Podstawy robotyki, WNT, Warszawa, 1999
  3. Dulęba I., Metody i algorytmy planowania ruchu robotów mobilnych i manipulacyjnych, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2001
  4. Giergiel M., Hendziel Z., Żylski W., Modelowanie i sterowanie mobilnych robotów kołowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2002
  5. Spong M.W., Vidyasagar M., Dynamika i sterowanie robotów, WNT, Warszawa, 1997

Literatura dodatkowa

  1. Bekey G.A., Autonomous robots - from bilogical inspiration to implementation and control, The MIT Press, 2005
  2. Choset H. i inni, Principles of robot motion - theory, algorithms and implementation, The MIT Press, 2005

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Modelowanie i symulacja ruchu wybranych konstrukcji robotów manipulacyjnych i mobilnych.4
T-L-2Projektowanie algorytmów sterowania ruchem robotów - badania symulacyjne z wykorzystaniem opisanych wcześniej modeli.4
T-L-3Projekt i budowa robota z wykorzystaniem gotowych podzespołów modułowych.3
T-L-4Projekt i implementacja układu regulacji ruchu skonstruowanych robotów.4
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do robotyki: klasyfikacja i budowa robotów. Typy urządzeń wykonawczych, metody ruchu. Sensory. Metody lokalizacji i komunikacji.3
T-W-2Modelowanie kinematyki i dynamiki robotów.2
T-W-3Metody sterowania ruchem robota.2
T-W-4Planowanie ruchu robota: planowanie trajektorii manipulatora, planowanie toru ruchu robotów mobilnych.4
T-W-5Sztuczna inteligencja w robotyce. Uczenie robotów.3
T-W-6Zaliczenie wykładu.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-L-2Uczestnictwo w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć1
A-L-3Samodzielne dokończenie zadań projektowych z zajęć laboratoryjnych.3
19
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach + zaliczenie wykładu15
A-W-2Konsultacje do wykładu4
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.15
34
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_2A_D19/O6/3-2_W01W wyniku zajęć student powinien być w stanie scharakteryzować budowę, działanie oraz metody sterowania i planowania ruchu robotów.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_2A_W05Ma rozszerzoną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu metod informatyki wykorzystywanych do rozwiązywania problemów w wybranych obszarach nauki i techniki
I_2A_W07Posiada poszerzona wiedzę o funkcjonowaniu i modelowaniu złożonych systemów
I_2A_W10Ma poszerzoną wiedzę dotyczącą trendów rozwojowych i możliwości zastosowania informatyki w wybranych obszarach nauki i techniki
Cel przedmiotuC-1Nabycie wiadomości na temat budowy i działania robotów. Zapoznanie się z technikami modelowania, sterowania i planowania ruchu robotów.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do robotyki: klasyfikacja i budowa robotów. Typy urządzeń wykonawczych, metody ruchu. Sensory. Metody lokalizacji i komunikacji.
T-W-2Modelowanie kinematyki i dynamiki robotów.
T-W-3Metody sterowania ruchem robota.
T-W-4Planowanie ruchu robota: planowanie trajektorii manipulatora, planowanie toru ruchu robotów mobilnych.
T-W-5Sztuczna inteligencja w robotyce. Uczenie robotów.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją.
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Wykład: zaliczenie pisemne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie umie opisać budowy i działania robota lub nie zna podstawowych metod sterowania i planowania ruchu robota.
3,0Student umie opisać budowę i działanie robota oraz zna podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota.
3,5Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota.
4,0Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota. Umie zaadaptować budowę robota do nowych zadań.
4,5Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota. Umie zaadaptować budowę robota do nowych zadań. Umie zaadaptować typowe metody sterowania ruchem do nowych zadań.
5,0Student umie opisać i rozumie budowę i działanie robota oraz zna i rozumie podstawowe metody sterowania i planowania ruchu robota. Umie zaadaptować budowę robota do nowych zadań. Umie zaadaptować typowe metody sterowania i planowania ruchu do nowych zadań.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_2A_D19/O6/3-2_U01W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność modelowania kinematyki i dynamiki ruchu robotów.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_2A_U06Ma umiejętność wykrywania związków i zależności zachodzących w systemach rzeczywistych i potrafi prawidłowo zaplanować i przeprowadzić proces modelowania
I_2A_U08Potrafi wykorzystywać narzędzia sprzętowo-programowe wspomagające rozwiązywanie wybranych problemów w różnych obszarach nauki i techniki
I_2A_U10Potrafi wykorzystywać oprogramowanie wspomagające rozwiązywanie wybranych problemów
Cel przedmiotuC-2Nabycie umiejętności praktycznych w modelowaniu kinematyki i dynamiki ruchu robotów.
Treści programoweT-W-2Modelowanie kinematyki i dynamiki robotów.
T-L-1Modelowanie i symulacja ruchu wybranych konstrukcji robotów manipulacyjnych i mobilnych.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne: samodzielna realizacja projektów związanych z modelowaniem robotów oraz serowaniem i planowaniem ruchu robotów.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Laboratorium: ocena projektów realizowanych w trakcie zajęć.
S-2Ocena podsumowująca: Laboratorium: ocena końcowa obliczana będzie jako średnia ważona ocen formujących.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie umie zaimplementować podanego modelu kinematyki i dynamiki ruchu robota.
3,0Student umie zaimplementować podany model kinematyki i dynamiki ruchu robota.
3,5Student umie zaimplementować podany model kinematyki i dynamiki ruchu robota. Rozumie jego działanie.
4,0Student umie zaimplementować podany model kinematyki i dynamiki ruchu robota oraz rozumie jego działanie. Zna podsatowe techniki budowania modeli.
4,5Student umie samodzielnie zbudować model kinematyki i dynamiki robota, rozumie jego działanie i potrafi go zaimplementować.
5,0Student umie samodzielnie zbudować model kinematyki i dynamiki robota, rozumie jego działanie, potrafi go zaimplementować i ocenić jego dokładność.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_2A_D19/O6/3-2_U02W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność doboru i implementacji algorytmu sterowania ruchem robota.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_2A_U04Potrafi wybrać, krytycznie ocenić przydatność i zastosować metodę i narzędzia rozwiązania złożonego zadania inżynierskiego
I_2A_U07Potrafi wykorzystywać poznane metody, techniki i modele do rozwiązywania złożonych problemów
I_2A_U08Potrafi wykorzystywać narzędzia sprzętowo-programowe wspomagające rozwiązywanie wybranych problemów w różnych obszarach nauki i techniki
I_2A_U11Potrafi dokonywać analizy i syntezy złożonych systemów
I_2A_U12Ma umiejętność stosowania zaawansowanych technik programowania i metodyki projektowania systemów informatycznych w wybranym obszarze zastosowań
I_2A_U13Potrafi dobrać, porównać i ocenić rozwiązania projektowe w wybranym obszarze zastosowań
Cel przedmiotuC-3Nabycie umiejętności praktycznych w sterowaniu i planowaniu ruchu robotów.
Treści programoweT-W-3Metody sterowania ruchem robota.
T-W-5Sztuczna inteligencja w robotyce. Uczenie robotów.
T-L-2Projektowanie algorytmów sterowania ruchem robotów - badania symulacyjne z wykorzystaniem opisanych wcześniej modeli.
T-L-3Projekt i budowa robota z wykorzystaniem gotowych podzespołów modułowych.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne: samodzielna realizacja projektów związanych z modelowaniem robotów oraz serowaniem i planowaniem ruchu robotów.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Laboratorium: ocena projektów realizowanych w trakcie zajęć.
S-2Ocena podsumowująca: Laboratorium: ocena końcowa obliczana będzie jako średnia ważona ocen formujących.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie umie dobrać odpowiedniegi algorytmu sterowania ruchem robota lub nie umie zaimplementować go.
3,0Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota i zaimplementować go.
3,5Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota, rozumie jego działanie i umie go zaimplementować.
4,0Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota, rozumie jego działanie, umie go zaimplementować i ocenić jego jakość.
4,5Student umie dobrać odpowiedni algorytm sterowania ruchem robota, rozumie jego działanie, umie go zaimplementować i ocenić jego jakość. Umie zaadaptować algorytm sterowania do nowych celów.
5,0Student umie samodzielnie zaprojektować układ sterowania ruchem robota realizujący wskazany cel, zaimplementować go oraz ocenić jego jakość.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_2A_D19/O6/3-2_U03W wyniku zajęć student powinien posiadać umiejętność doboru i implementacji algorytmu planowania ruchu robota.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_2A_U04Potrafi wybrać, krytycznie ocenić przydatność i zastosować metodę i narzędzia rozwiązania złożonego zadania inżynierskiego
I_2A_U07Potrafi wykorzystywać poznane metody, techniki i modele do rozwiązywania złożonych problemów
I_2A_U08Potrafi wykorzystywać narzędzia sprzętowo-programowe wspomagające rozwiązywanie wybranych problemów w różnych obszarach nauki i techniki
I_2A_U12Ma umiejętność stosowania zaawansowanych technik programowania i metodyki projektowania systemów informatycznych w wybranym obszarze zastosowań
I_2A_U13Potrafi dobrać, porównać i ocenić rozwiązania projektowe w wybranym obszarze zastosowań
Cel przedmiotuC-3Nabycie umiejętności praktycznych w sterowaniu i planowaniu ruchu robotów.
Treści programoweT-W-4Planowanie ruchu robota: planowanie trajektorii manipulatora, planowanie toru ruchu robotów mobilnych.
T-W-5Sztuczna inteligencja w robotyce. Uczenie robotów.
T-L-3Projekt i budowa robota z wykorzystaniem gotowych podzespołów modułowych.
T-L-4Projekt i implementacja układu regulacji ruchu skonstruowanych robotów.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne: samodzielna realizacja projektów związanych z modelowaniem robotów oraz serowaniem i planowaniem ruchu robotów.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Laboratorium: ocena projektów realizowanych w trakcie zajęć.
S-2Ocena podsumowująca: Laboratorium: ocena końcowa obliczana będzie jako średnia ważona ocen formujących.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie zna podstawowych metod planowania ruchu robota lub nie umie ich zastosować w praktyce.
3,0Student zna podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zastosować w praktyce.
3,5Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zastosować w praktyce.
4,0Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zaimplementować i zastosować w praktyce.
4,5Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zaimplementować i zastosować w praktyce. Potrafi zaadaptować metody do nowych celów.
5,0Student zna i rozumie podstawowe metody planowania ruchu robota i umie je zaimplementować i zastosować w praktyce. Potrafi zaadaptować metody do nowych celów i ocenić ich jakość.