Detail předmětu

Robotika

FEKT-MRBTAk. rok: 2014/2015

Prvky a struktura stacionárních průmyslových robotů. Kinematické konfigurace průmyslových robotů. Kinematika. Řešení inversní kinematické úlohy. Singularity. Dynamika. Rovnice pohybu. Plánování dráhy. Řízení v kartézském souřadnicovém systému, řízení v kloubovém souřadnicovém systému.
Prvky a struktura mobilních robotů (MR). Modely a řízení některých kinematických struktur MR. Senzorické systémy MR. Sebelokalizace MR. Mapy prostředí. Plánování trajektorie MR. Spolupráce člověk - MR, telepresence. Kooperující MR. Umělá inteligence v robotice. Netradiční pohony MR.

Součástí předmětu je preohlídka laboratoří robotiky na ÚAMT a zevrubné seznámení s výzkumnými a vývojovými projekty řešenými na tomto pracovišti - POUZE PRO STUDENTY, KTEŘÍ NEABSOLVOVALI PŘEDMĚT BROB.
V jednání je nepovinná návštěva výrobního podniku a vývojové části VOP, s.p. v Novém Jičíně.
Součástí bude přednáška o vojenské robotice (pplk. doc. Jan Mazal, Univerzita obrany).

Součástí předmětu je řešení samostatného semestrálního projektu ve skupinách. Tato výuka bude probíhat individuálně, nikoli v rozvrhovaných "laboratorních cvičeních"!!!

STUDENTI TEDY NECHODÍ DO ROZVRHOVANÝCH CVIČENÍ!!!

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Úspěšný absolvent předmětu by měl být schopen:
- popsat základy konstrukce stacionárních robotů,
- aktivně využívat homogenní transformace
- řešit úlohy přímé a inverzní kinematiky průmyslových manipulátorů
- programovat základní funkce průmyslových manipulátorů
- řešit jednoduché úlohy navigace mobilních robotů, včetně navigace pomocí GNSS a INS
- popsat principy vizuální teleprezence
- aktivně využít elektrických a netradičních pohonů pro konstrukci mobilních a stacionárních robotů

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Metody vyučování zahrnují přednášky a samostatného laboratorního nebo domácího projektu, který student vypracuje v průběhu semestru.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínkou pro úspěšné absolvování předmětu je, kromě splnění standardních podmínek:
1. odevzdání semestrálního projektu ve stanoveném termínu
2. získání alespoň 20 bodů ze závěrečné zkoušky.

Osnovy výuky

1. Robotika - úvod, rozdělení, vymezení pojmů.
2. Pokročilé snímače v mobilní robotice - měření vzdálenosti - laserové skenery (TOF-2D, 3D), inerciální snímače.
3. Sebelokalizace v mobilní robotice - GNSS (GPS, Glonass, Galileo).
4. Mapy prostředí - Robot Evidence Grids (occupancy grids včetně datové fúze), stromy - 8tree.
7. Spolupráce člověk - robot, teleprezence.
8. Kooperující roboty, robotické soutšže.
9. Netradiční pohony v robotice.
10. Prvky a struktura mobilních robotů (MR).
11. Prvky a struktura stacionárních průmyslových robotů. Kinematické konfigurace průmyslových robotů.
12. Kinematika stacionárních robotů. Řešení inversní kinematické úlohy. Singularity.
13. Dynamika. Rovnice pohybu. Plánování dráhy. Řízení v kartézském souřadnicovém systému, řízení v kloubovém souřadnicovém systému. Praktické ukázky programování manipulátoru.

Učební cíle

Seznámit studenty se současným stavem a vývojem v oblasti robotiky. Seznámit studenty se základními vlastnostmi robotických systémů a připravit je na obsluhu,údržbu a zavádění takových systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Laumond J.P.: Planning Robot Motion. Springer, 1997. (EN)
Spong, M.-Vydyasagar, M.: Robot Dynamics and Control. J. Willey,1989. (EN)
Šolc,F.,Žalud,L.:"Základy robotiky", (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-KAM , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-KAM , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D.
Ing. Tomáš Neužil, Ph.D.
Ing. Lukáš Kopečný, Ph.D.
Ing. František Burian, Ph.D.
prof. Ing. František Šolc, CSc.

Osnova

Historie, vývoj, trendy vývoje robotů. Základní pojmy z oblasti robotiky - teleoperátory, exoskeletony, androidy atd. Oblasti použití robotů. Hobby robotika.
Postup stavby vlastního mobilního hobby robota.
Charakteristické údaje stacionárních robotů. Kinematické struktury stacionárních robotů. Přímá úloha kinematiky.
Přímá a inverzní úloha kinematiky, jejich vztah a způsoby řešení.
Plánování dráhy v kartézských a kloubových souřadnicích.
Dynamika pohybu stacionárních robotů.
Modely a řízení stacionárních robotů.
Přehled vývoje mobilních robotů (MR). Nejznámější projekty. Využití MR v civilní a vojenské oblasti. Charakteristické údaje MR, jejich kinematické struktury (kolové roboty, kráčející roboty atp.)
Kinematické struktury pozemních MR, výhody a nevýhody. Matematické modely některých kinemat. struktur.
Podrobná analýza, model a řízení kolového MR.
Technické vybavení MR. Senzorický subsystém, řídicí a výpočetní subsystém, komunikační subsystém, výkonový subsystém.
Tvorba map prostředí, sebelokalizace, navigace. Analýza některých známých metod. Příklady použití.
Plánování trajektorie, lokální a globální metody. Analýza potenciálních metod a jejich úpravy na plánování trajektorie MR v strukturovaném prostředí s překážkami.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D.

Osnova

Exkurse na pracoviště vybavené prům. roboty
Modelování a simulace chování průmyslového robota.
Programování a obsluha konkrétního průmyslového robota