Detail předmětu

Robotika

FEKT-MPC-RBTAk. rok: 2022/2023

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 „osoby znalé pro samostatnou činnost“, 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)
Russell S.-Norvig P., Artificial Intelligence a Modern Approach, ISBN 978-0-13-604259-4 Russell S.-Norvig P. 0isbn 978-0-13-604259-4 (CS)
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. František Burian, Ph.D.
Ing. Tomáš Jílek, Ph.D.
prof. Ing. Luděk Žalud, 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