Detail předmětu

Robotika

FEKT-MPC-RBTAk. rok: 2020/2021

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

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.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ 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.
Metody vyučování zahrnují přednášky a samostatného laboratorního nebo domácího projektu, který student vypracuje v průběhu semestru.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

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.
4. Mapy prostředí - Robot Evidence Grids (occupancy grids včetně datové fúze), stromy - 8tree.
5. Navigace mobilních robotů.
6. Bezpilotní letové prostředky
7. Spolupráce člověk - robot, teleprezence.
8. Netradiční pohony v robotice.
9. Prvky a struktura mobilních robotů (MR).
10. Kinematika mobilních robotů.
11. Robotic Operation System (ROS).

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.

Prerekvizity a korekvizity

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 MPC-KAM magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Lukáš Kopečný, Ph.D.
Ing. František Burian, Ph.D.
Ing. Tomáš Lázna, Ph.D.
Ing. Tomáš Jílek, Ph.D.
prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D.
Ing. Jakub Hrabec, Ph.D.
Ing. Adam Chromý, Ph.D.
Ing. Petr Gábrlík, Ph.D.
Ing. Adam Ligocki, Ph.D.

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

Ing. Tomáš Jílek, Ph.D.
Ing. František Burian, Ph.D.
Ing. Lukáš Kopečný, Ph.D.

Osnova

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