Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Roboty mobilne:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Roboty mobilne | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki i Robotyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | 10 | Grupa obieralna | 2 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach. |
| W-2 | Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych. |
| W-3 | Podstawowa wiedza z teorii sterowania. |
| W-4 | Podstawowa wiedza z języków programowania niskiego poziomu. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z klasyfikacją robotów mobilnych. |
| C-2 | Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki w robotyce mobilnej. |
| C-3 | Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania. |
| C-4 | Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii. |
| C-5 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji platform mobilnych. |
| C-6 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla nieholonomicznych robotów mobilnych. |
| C-7 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla robotów mobilnych. |
| C-8 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu implementacji algorytmów przetwarzania obrazu dla celów sterowania. |
| C-9 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu mapowania otoczenia na bazie wizji maszynowej. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń. | 2 |
| T-L-2 | Symulacja kinematyki robota mobilnego klasy (2,0). | 4 |
| T-L-3 | Symulacja dynamiki robota mobilnego klasy (2,0). | 4 |
| T-L-4 | Implementacja generatora trajektorii. | 4 |
| T-L-5 | Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. I). | 6 |
| T-L-6 | Synteza i implementacja układu sterowania położeniem robota (cz. II). | 6 |
| T-L-7 | Badanie odporności układu sterowania. | 2 |
| T-L-8 | Sterowanie wizyjne robotem mobilnym z napędem różnicowym. | 3 |
| T-L-9 | Zewnętrzne sprzężenie wizyjne w sterowaniu grupą robotów mobilnych. | 4 |
| T-L-10 | Techniki wizyjne w samo lokalizacji robota mobilnego i budowa mapy. | 4 |
| T-L-11 | Detekcja obiektu i planowanie ścieżki. | 4 |
| T-L-12 | Zaliczenie formy zajęć. | 2 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki mobilnej. | 1 |
| T-W-2 | Klasyfikacja robotów mobilnych i zasada ich działania. | 2 |
| T-W-3 | Kinematyka robotów mobilnych. | 2 |
| T-W-4 | Metody modelowania dynamiki robota mobilnego. | 2 |
| T-W-5 | Planowanie trajektorii. | 1 |
| T-W-6 | Nawigacja robotów mobilnych. | 4 |
| T-W-7 | Układy sterowania w robotyce mobilnej. | 2 |
| T-W-8 | Pojęcie autonomii. Systemy decyzyjne. | 1 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 45 |
| A-L-2 | przygotowanie do zajęć | 20 |
| A-L-3 | sporządzenie sprawozdań | 25 |
| 90 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | studiowanie literatury | 10 |
| A-W-3 | przygotowanie do egzaminu | 10 |
| 35 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny. |
| M-2 | Wykład problemowy. |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego. |
| M-4 | Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem. |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C18_W10 Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. | AR_1A_W10 | — | — | C-3, C-2, C-1, C-4 | T-W-6, T-W-1, T-W-8, T-W-4, T-W-7, T-W-5, T-W-3, T-W-2 | M-3, M-4, M-1, M-2 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C18_U12 Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. | AR_1A_U12 | — | — | C-5, C-6, C-7 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4 | M-3 | S-2, S-3 |
| AR_1A_C28.1_U01 Student potrafi zaimplementować jedną z wybranych struktur sterowania położeniem i rozumie wpływ zmienności parametrów robota na jakość regulacji. | AR_1A_U12 | — | — | C-7 | T-L-7, T-L-6, T-L-5 | M-3 | S-2, S-3 |
| AR_1A_C28.1_U02 Student potrafi zaimplementować jedną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. | AR_1A_U12 | — | — | C-9, C-8 | T-L-12, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-3 | S-2, S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C18_K01 Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań. | AR_1A_K01 | — | — | C-3, C-5, C-2, C-1, C-6, C-7, C-4 | T-W-8, T-W-7, T-W-5, T-W-3, T-W-2, T-L-2, T-L-3 | M-3, M-4, M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C18_W10 Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. | 2,0 | Student nie zna klasyfikacji i budowy robotów mobilnych, nie rozumie celu modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Nie zna sposobów syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student zna klasyfikację i budowę robotów mobilnych, rozumie cel modelowania kinematyki i dynamiki robota mobilnego. Ponadto zna sposoby syntezy układów sterowania położeniem robotów mobilnych wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C18_U12 Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. | 2,0 | Student nie potrafi zaimplementować modelu kinematycznego i dynamicznego robota mobilnego i nie rozumie sensu jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student potrafi zaimplementować model kinematyczny i dynamiczny robota mobilnego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| AR_1A_C28.1_U01 Student potrafi zaimplementować jedną z wybranych struktur sterowania położeniem i rozumie wpływ zmienności parametrów robota na jakość regulacji. | 2,0 | Student nie potrafi zaimplementować jednopętlowego układu regulacji położenia robota ani ocenić wpływu zmienności jego parametrów na jakość regulacji. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student potrafi zaimplementować jednopętlowy układ regulacji położenia robota i ocenić wpływ zmienności jego parametrów na jakość regulacji. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student potrafi zaimplementować jednopętlowy układ regulacji położenia robota i ocenić wpływ zmienności jego parametrów na jakość regulacji. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student potrafi zaimplementować jednopętlowy układ regulacji położenia robota i ocenić wpływ zmienności jego parametrów na jakość regulacji. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student potrafi zaimplementować jednopętlowy układ regulacji położenia robota i ocenić wpływ zmienności jego parametrów na jakość regulacji. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student potrafi zaimplementować jednopętlowy układ regulacji położenia robota i ocenić wpływ zmienności jego parametrów na jakość regulacji. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| AR_1A_C28.1_U02 Student potrafi zaimplementować jedną z metod sterowania ze sprzężeniem wizyjnym i rozumie ograniczenia wynikające z przetwarzania sygnałów w pętli. | 2,0 | Student nie potrafi zaimplementować żadnej z metod wizji maszynowej. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student potrafi zaimplementować jedną z metod wizji maszynowej, pozwalającej na określenie pozycji i orientacji robota. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student potrafi zaimplementować jedną z metod wizji maszynowej, pozwalającej na określenie pozycji i orientacji robota. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student potrafi zaimplementować jedną z metod wizji maszynowej, pozwalającej na określenie pozycji i orientacji robota. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student potrafi zaimplementować jedną z metod wizji maszynowej, pozwalającej na określenie pozycji i orientacji robota. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student potrafi zaimplementować jedną z metod wizji maszynowej, pozwalającej na określenie pozycji i orientacji robota. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C18_K01 Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań. | 2,0 | |
| 3,0 | Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000
- Michałek M., Pazderski D., Sterowanie robotów mobilnych, Wdawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2012
- Siegwart R., Nourbakhsh I.R., Scaramuzza D., Introduction to Autonomous Mobile Robots, The MIT Press, 2011, 2nd Edition
Literatura dodatkowa
- Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition