Detail předmětu
Robotika a zpracování obrazu
FEKT-BPC-PRPAk. rok: 2024/2025
V rámci kurzu se studenti rozdělí do dvojic, přičemž každá dvojice obdrží předem připraveného robota s diferenciálním podvozkem. Robot bude vybaven motory pro pohyb a sadou snímačů (kamera, LiDAR, IMU, enkodéry, snímače čáry, ultrazvuk, …).
Úkolem studenta bude se nejprve seznámit s konstrukcí, programovým vybavením robota a principem jeho fungování. Dále student vytvoří aplikaci pro robotické sledování čáry a v druhé části semestru pak budou studenti řešit úlohu úniku z bludiště na čas. Důležité bude použít informace z různých snímačů. LiDAR – sledování tvaru chodby, kamera – vizuální nápověda k únikové cestě, atd.
Předmět je koncipován jako vysokoúrovňový (práce na algoritmech). Nízkoúrovňové ovládání HW nebude po studentech vyžadováno a bude nad rámec předmětu.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Znalosti z předchozích kurzů: C/C++, práce s mikrokontrolerem, algoritmizace, základy elektroniky, principy měření elektrických a neelektrických veličin, řízení, regulace a zpracování dat v časových řadách.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
až 50 bodů ze dvou praktických ukázek řešení úlohy v průběhu cvičení
- 25 b - jízda robotem po čáře
- 25 b - jízda robotem v koridoru (použití LiDARu)
- podmínka udělení zápočtu je min. 20 bodů ze semestru
až 50 bodů ze zkoušky formou soutěže “útěk z bludiště na čas”
- 40 b - čas úniku z bludiště
- 10 b - vedení projektu (Git) + dokumentace
Učební cíle
Cílem předmětu je aplikovat studentovy znalosti, které získal během předcházejícího studia a aplikovat je při řešení vzorové robotické úlohy.
Pro úspěšné absolvování studia bude muset student prokázat schopnosti práce v týmu, analýzy problému a návrhu řešení, praktického programování, diagnostiky a debugování programu, realizování zpětnovazebního řízení robotu.
Základní literatura
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Výuka probíhá formou přednášek (teorie), skupinových laboratoří a práce doma (praktická výuka).
Cílem předmětu je, aby si studenti ve 2 členných týmech osvojili schopnost programování robota a vlastní invencí vyřešili problém regulace jízdy po čáře, regulace jízdy robota v koridoru a jako závěrečný projek (zkouška) pak naprogramovali robota pro útěk z bludiště.
Přednášky
1. Úvod do předmetu, pravidla soutěže, robot kit
2. Operační systém, C++, CMake, UTests
3. Git, C++ Projekt, Lint
4. ROS - základy
5. Motor, Kinematika podvozku, Odometrie
6. Práce se snímačem čary
7. Regulační smyčka
8. Senzorická výbava robota
9. ROS - pokročilý
10. Computer Vision 1
11. Computer Vision 2
12. Náhradní přednáška
Cvika
1. Seznámení s laboratoří, Robot
2. IDE, C++, CMake,
3. Git, Šablona projektu
4. Zachytávání dat, Vizualizace
5. Ovladaní motoru, gamepad, dead reckoning
6. Estimace pozice vůči čáře
7. Regulace jízdy po čáře
8. Zápočet - jízda po čáře
9. LiDAR
10. IMU
11. Kamera a ARUCo Tagy.
12. Zapocet - jizda v koridoru
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
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.