Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Metody nawigacji w robotyce mobilnej:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Metody nawigacji w robotyce mobilnej
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 5,0 ECTS (formy) 5,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 8 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL5 30 3,00,38zaliczenie
wykładyW5 15 2,00,62egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach.
W-2Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych.
W-3Podstawowa wiedza z teorii sterowania.
W-4Podstawowa wiedza z języków programowania niskiego poziomu.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami nawigacji w robotyce mobilnej.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów unikania kolizji dla robotów mobilnych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.2
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego.4
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego.6
T-L-4Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).2
T-L-5Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).2
T-L-6Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.6
T-L-7Unikanie kolizji z przeszkodami.6
T-L-8Zaliczenie formy zajęć.2
30
wykłady
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.1
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.2
T-W-3Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.2
T-W-4Układy sterowania w robotyce mobilnej.1
T-W-5Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.6
T-W-6Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.2
T-W-7Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajęć30
A-L-3sporządzenie sprawozdań20
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych10
90
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury20
A-W-3przygotowanie do egzaminu25
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18.2_W01
Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
AR_1A_W10T1A_W04, T1A_W07C-1, C-2, C-3, C-4T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-4M-1, M-2, M-3, M-4S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18.2_U01
Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
AR_1A_U12T1A_U10, T1A_U15, T1A_U16InzA_U03, InzA_U07, InzA_U08C-5, C-6, C-7T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8M-3S-2, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18.2_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
AR_1A_K01T1A_K01C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6, C-7T-W-2, T-W-3, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-L-4, T-L-5, T-L-6M-1, M-2, M-3, M-4S-1, S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18.2_W01
Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
2,0
3,0Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18.2_U01
Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18.2_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Cook G., Mobile Robots: Navigation, Control and Remote Sensing, Wiley-IEEE Press, 2011, 1st Edition
  2. Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000
  3. Michałek M., Pazderski D., Sterowanie robotów mobilnych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2012

Literatura dodatkowa

  1. Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.2
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego.4
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego.6
T-L-4Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).2
T-L-5Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).2
T-L-6Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.6
T-L-7Unikanie kolizji z przeszkodami.6
T-L-8Zaliczenie formy zajęć.2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.1
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.2
T-W-3Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.2
T-W-4Układy sterowania w robotyce mobilnej.1
T-W-5Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.6
T-W-6Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.2
T-W-7Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajęć30
A-L-3sporządzenie sprawozdań20
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych10
90
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury20
A-W-3przygotowanie do egzaminu25
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18.2_W01Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W10Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami nawigacji w robotyce mobilnej.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej.
T-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.
T-W-3Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.
T-W-5Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.
T-W-6Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.
T-W-7Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.
T-W-4Układy sterowania w robotyce mobilnej.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna metody i algorytmy nawigacji robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18.2_U01Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U12Potrafi zrobotyzować prosty proces technologiczny.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów unikania kolizji dla robotów mobilnych.
Treści programoweT-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.
T-L-2Symulacja kinematyki robota mobilnego.
T-L-3Symulacja dynamiki robota mobilnego.
T-L-4Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).
T-L-5Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).
T-L-6Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.
T-L-7Unikanie kolizji z przeszkodami.
T-L-8Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania w zadaniu planowania trajektorii.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18.2_K01Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_K01Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_K01rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych.
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami nawigacji w robotyce mobilnej.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów unikania kolizji dla robotów mobilnych.
Treści programoweT-W-2Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania.
T-W-3Zagadnienie kinematyki i dynamiki robota mobilnego.
T-W-5Metody i algorytmy nawigacji w robotyce mobilnej.
T-W-6Lokalizowanie, planowanie trajektorii, tworzenie map oraz ich interpretacja.
T-W-7Problem unikania kolizji w otoczeniu statycznym i dynamicznym.
T-L-4Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. I).
T-L-5Obsługa modułu GPS z poziomu własnej aplikacji (cz. II).
T-L-6Planowanie trajektorii dla robota mobilnego.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0