Detail předmětu

Robotika (v angličtině)

FIT-ROBaAk. rok: 2024/2025

Prvky a struktura stacionárních průmyslových robotů. Kinematika. Plánování dráhy. Prvky a struktura mobilních robotů. Senzorické systémy. Lokalizace a zpracování dat. Mapy prostředí. Simultánní lokalizace a mapování. Plánování trajektorie.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav inteligentních systémů (UITS)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

  1. Bodované laboratoře.
  2. Půlsemestrální písemný test.
  3. Hodnocený projekt.

V předmětu jsou povinné projekty a laboratoře, které na projekty navazují.

Učební cíle

Seznámit studenty se současným stavem a vývojem v oblasti robotiky. Naučit studenty základní teorii řízení robotů. Seznámit studenty s vlastnostmi mobilních robotických systémů a připravit je na obsluhu, údržbu a tvorbu takových systémů.


Studenti získají znalosti o současném stavu a trendech v robotice. Získají praktické znalosti z konstrukce, programového vybavení a použití robotů.

Základní literatura

Murphy, R., R.: An Introduction to AI Robotics (Intelligent Robotics and Autonomous Agents), Bradford Books, 2019, ISBN 9780262038485 (EN)
Choset, H., Lynch, K. M., Hutchinson, S. et al.: Principles of Robot Motion. MIT, Press, 2005. ISBN 0-262-03327-5.  (EN)
Siegwart, R. a Nourbakhsh, I. R.: Introduction to Autonomous Mobile Robots. MIT Press, 2011. ISBN-13: 978-0262015356  (EN)
Šolc, F.: Robotické systémy, VUT v Brně, 1990  (CS)
Thrun, S., Burgard, W. a Fox, D.: Probabilistic Robotics. MIT Press, 2005. ISBN 0-262-201623  (EN)

Doporučená literatura

George A. Bekey: Autonomous Robots: From Biological Inspiration to Implementation and Control, 2005, Bradford Book, ISBN-13 978-0262025782
John M. Holland: Designing Autonomous Mobile Robots: Inside the Mind of an Intelligent Machine, 2003, Newnes,  ISBN-13 ‏ 978-0750676830 
Alex Ellery: Planetary Rovers: Robotic Exploration of the Solar System, Springer, 2016, ISBN-13 ‏978-3642032585
Beard and McLain: Small Unmanned Aircraft: Theory and Practice, Princeton, 2021, ISBN-13 ‎ 978-0691149219
Dorf and Bishop: Modern Control Systems, Pearson Hall, 2011, ISBN-13 ‎ 978-0136024583
Franklin, Powel and Emami-Naeini: Feedback Control of Dynamic Systems, Pearson, ISBN13 978-0-13-349659-8
Gary Bradsky and Adrian Kaehler: LearningOpenCV, O'Reilly, 2008, ISBN 978-0-596-51613-0
Grewal, Andrews and Bartone: Global Navigation Satellite Systems, Inertial Navigation, and Integration, Wiley, 2013, ISBN-13 ‎ 978-1118447000
Hassan K. Khalil: Nonlinear Systems, Pearson, ISBN-13 ‎ 978-0130673893
Kaplan and Hegarty: Understanding GPS/GNSS: Principles and Applications, Artech House, 2017, ISBN-13 ‎ 978-1630810580
Ogata: Modern Control Engineering, Pearson, 2009, ISBN-13 ‎ 978-0136156734
Ronald C. Arkin: Behavior-Based Robotics, Bradford Books, 1998, ISBN-13 ‏ : ‎ 978-0262529204
Russel and Norvig: Artificial Intelligence: A Modern Approach, Pearson, 2009, ISBN-13 ‏978-0136042594
Sayed: Fundamentals of Adaptive Filtering, Wiley, 2003, ISBN-13 ‏978-0471461265

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-1H magisterský navazující

    specializace MGH , 0 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

  • Program MIT-EN magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISY do 2020/21 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.
Ing. Jan Beran

Osnova

  1. Historie, vývoj, trendy vývoje robotů. Základní pojmy z oblasti robotiky. Oblasti použití robotů. Robotické soutěže.
  2. Kinematika a statika. Přímá a inverzní úloha kinematiky.
  3. Plánování dráhy v kartézských a kloubových souřadnicích. Dynamika pohybu stacionárních robotů.
  4. Efektory, senzory a napájení robotů. Využití kamer, laserových dálkoměrů, sonarů.
  5. Půlsemestrální test.
  6. Základní vlastnosti mobilních robotů. Dělení podle typů podvozků. Model a řízení kolových mobilních robotů.
  7. Robotický middleware. Robotický operační systém (ROS), filozofie ROSu, uzly a komunikace mezi nimi. Simulační nástroje.
  8. Mapy okolí - konfigurační prostor a 3D modely.
  9. Pravděpodobnost v robotice. Základní pojmy. Bayesův, Kalmanův a částicový filtr. Tvorba modelu pohybu robota a modelu měření.
  10. Metody pro globální a lokální lokalizaci. Lokalizace pomocí GPS, metoda Monte Carlo.
  11. Tvorba mapy okolí robota. Přehled algoritmů pro simultánní lokalizaci a mapování (SLAM). Ukázky použití.
  12. Plánování trajektorie ve známém a neznámém prostředí. Bug algoritmy, potenciálová pole, grafy viditelnosti a pravděpodobnostní metody.
  13. Základy řízení a regulace.

Laboratorní cvičení

12 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Beran

Osnova

  1. Základy práce s Arduinem
  2. Práce se senzory
  3. Řízení motorů
  4. Základy práce v ROSu, čtení dat ze senzorů
  5. Pokročilejší práce v ROSu
  6. Závěrečný úkol

Projekt

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.

Osnova

Projekt realizovaný na robotu na FIT.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz