Detail předmětu

Robotika a zpracování obrazu

FEKT-BPC-PRPAk. rok: 2018/2019

Studenti budou v předmětu pracovat na praktických projektech, na kterých si vyzkouší tvorbu mobilního robotu od počátku do konce. Podstatnou součástí výuky bude práce ve specializované laboratoři s příslušným vybavením. Přednášky budou orientovány čistě prakticky, studenti se zde dozvědí jakým způsobem provádět mechanický návrh robotů, vývoj spolehlivé elektroniky i jaké programovací prostředky používat. Předmět bude doplňovat mnohem teoretičtěji zaměřený BPC-RBM, jehož absolvování je pro tento předmět výhodou, nikoli však podmínkou.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

Ing. František Burian, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Úspěšný absolvent předmětu by měl být schopen:
- aktivně pracovat v týmu na zadaném problému
- navrhnout mechanickou konstrukci mobilního robotu
- navrhnout elektrickou konstrukci mobilního robotu
- sestavit a oživit jednotlivé části mobilního robotu
- naprogramovat úlohu mobilního robotu řešící zadaný problém

Prerekvizity

Je požadován aktivní přístup především v praktické části výuky. Absolvování kurzu BPC-PPC nebo kurzu s podobnou náplní.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti rozdělení do týmů po 4-5 studentech v rámci výuky sestaví mobilní robot formou projektu. Tento projekt budou obhajovat na společné obhajobě, dále odevzdají technickou zprávu o řešení projektu. Důležitou součástí hodnocení je účast na závěrečné soutěži. Písemná část zkoušky představuje hodnocení odevzdané dokumentace mobilního robotu. Ústní část zkoušky představuje vlastní ústní obhajobu projektu (prezentaci).

Struktura bodového hodnocení je následovná:

* písemná část zkoušky 35b (hodnotí se technické řešení 20b, formální stránka dokumentace 15b)
* ústní část zkoušky 15b (hodnotí se formální stránka prezentace 5b, reakce na dotazy 10b)
* projekt 50b (hodnotí se výsledek soutěže a testovacích jízd 40b, vedení týmové dokumentace 10b)

Pro získání zápočtu je nutné splnit:

* Účast na závěrečné soutěži. Postačuje účast alespoň jednoho člena týmu který bude aktivně soutěžit s robotem. Jako účast na soutěži bude uznána i prokazatelná účast na jiné národní nebo mezinárodní soutěži absolvující podobné kategorie hodnocení (např EUROBOT, ISTROBOT apod.).
* Odevzdaná dokumentace.
* Vyplněný GITový repozitář se všemi soubory nutnými pro běh robotu, ze kterého je patrné rozdělení práce v týmu mezi jednotlivé členy.

Pro uznání zkoušky:

* Minimálně 10 bodů ze 35 možných bodů písemné části.
* Minimálně 5 bodů z 15 možných bodů ústní části.

Osnovy výuky

1. Základy systému GIT, práce v týmu.
2. Základy mechanické konstrukce mobilních robotů.
3. Základy elektronické konstrukce mobilních robotů.
4. Základy zpracování dat ze senzorů.
5. Raspberry Pi – popis, způsob programování, připojení periferií.
6. Komunikace v robotice (sběrnice a rozhraní).
7. Napájení mobilních robotů.
8. Pohony robotů.
9. Základy počítačového vidění v mobilní robotice.
10. Použití kamery s Raspberry Pi.
11. Základní knihovny pro zpracování obrazu.

Učební cíle

Cílem předmětu je dát studentům možnost pod vedením zkušených pedagogů prakticky vytvořit mobilní robotické systémy. V rámci vývoje robotů si studenti osvojí nejdůležitější oblasti robotiky – mechanický návrh, vývoj elektroniky a programování.

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

Kontrola výsledků samostatné práce na zadaných úkolech. V případě omluvené neúčasti na cvičeních může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku, obvykle vypracování dílčího úkolu. Povinná je účast na dvou předem stanovených přednáškách.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. František Burian, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní přednáška, organizace výuky. Základy práce s GIT, práce v týmu. (účast povinná)
2. Platforma KAMbot – popis, periferie, možnosti použití pro robotické soutěže.
3. Raspberry Pi – Základy programování, i2c sběrnice, periferie.
4. Raspberry Pi – Pokročilé možnosti programování, ladění.
5. Výkonová elektronika, pohony.
6. Přímá a inverzní kinematika robotu, zpracování dat ze senzorů.
7. Mechanická konstrukce, 3D tisk.
8. Pravidla závěrečné soutěže, možné způsoby řešení. (účast povinná)
9. Základy počítačového vidění v mobilní robotice.
10. Použití kamery s Raspberry Pi.
11. Základní knihovny pro zpracování obrazu.
12. Pokročilé metody zpracování obrazu I.
13. Pokročilé metody zpracování obrazu II.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. František Burian, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní cvičení, seznámení se s hardwarem.
2. Instalace RaspberryPi, příprava prostředí pro programování.
3. Programování RaspberryPi skriptem/programem, použití knihovny pro i2c.
4. Digitální vstupy/výstupy.
5. Oživení modulu pro řízení motorů, ovládání serv.
6. Analogově-digitální převod, zpracování měřených dat z dodaných senzorů.
7. Zpětnovazební řízení robotu. Reakce na taktilní snímač. Reakce na analogový senzor.
8. Pokročilé programování Raspberry Pi. Protokol TCP/IP.
9. Oživení kamerového modulu Raspberry Pi. Knihovna OpenCV.
10. Zpracování streamu předzpracovaného obrazu.
11. Zpracování obrazových dat.
12. Samostatná práce na projektu.
13. Samostatná práce na projektu.