Course detail

Robotika a zpracování obrazu

FEKT-BPC-PRPAcad. year: 2022/2023

Studenti budou v předmětu pracovat na praktických projektech, na kterých si vyzkouší tvorbu mobilního robotu od počátku do konce. Podstatnou součástí výuky bude práce ve specializované laboratoři s příslušným vybavením. Přednášky budou orientovány čistě prakticky, studenti se zde dozvědí jakým způsobem provádět mechanický návrh robotů, vývoj spolehlivé elektroniky i jaké programovací prostředky používat. Předmět bude doplňovat mnohem teoretičtěji zaměřený BPC-RBM, jehož absolvování je pro tento předmět výhodou, nikoli však podmínkou.

Language of instruction

čeština

Number of ECTS credits

7

Mode of study

Not applicable.

Learning outcomes of the course unit

Úspěšný absolvent předmětu by měl být schopen:
- aktivně pracovat v týmu na zadaném problému
- navrhnout mechanickou konstrukci mobilního robotu
- navrhnout elektrickou konstrukci mobilního robotu
- sestavit a oživit jednotlivé části mobilního robotu
- naprogramovat úlohu mobilního robotu řešící zadaný problém

Prerequisites

Je požadován aktivní přístup především v praktické části výuky. Absolvování kurzu BPC-PPC nebo kurzu s podobnou náplní.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Co-requisites

Not applicable.

Planned learning activities and teaching methods

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti rozdělení do týmů po 4-5 studentech v rámci výuky naprogramují software pro mobilní robot formou projektu. Tento projekt budou obhajovat na společné obhajobě, dále odevzdají technickou zprávu o řešení projektu. Důležitou součástí hodnocení je účast na závěrečné soutěži.

Pro získání zápočtu je nutné splnit:

* Jízda po všech zápočtových úsecích v posledním cvičení semestru (robot je ovladatelný, dokáže sledovat trať)

Struktura bodového hodnocení je následovná:

* až 50b průběžné hodnocení cvičení během semestru:
- až 10b v pěti týdnech cvičení, kontrolovaných na začátku daného cvičení, kde se hodnotí splnění úkolů z přechozích cvičení nutných pro úspěšné zvládnutí temat, které budou probírány. Hodnotí se hotové úkoly v GIT repozitáři (dokumentace, kód a funkce)

* až 50b zkouška ve zkouškovém období, formou soutěže. Z toho
- z toho až 10b za technické řešení robotu
- z toho až 10b prezentace projektu
- z toho až 15b ujetá dráha v soutěži
- z toho až 15b umístění seřazené dle času dojezdu do cíle (pouze pokud dojel do cíle)

- Pro obě skupiny hodnocení postačuje účast alespoň jednoho člena týmu který bude aktivně soutěžit s robotem. Jako účast na soutěži bude uznána i prokazatelná účast s vyrobeným robotem na jiné národní nebo mezinárodní soutěži absolvující podobnou kategorii soutěže (např EUROBOT, ISTROBOT apod.).
- Body se udělují celému týmu shodné, pokud se tým nedohodne jinak a neoznámí jiné rozdělení bodů během obhajoby.

Podmínky zápisu hodnocení do IS:

* Podmínkou zápisu hodnocení závěrečného testu je odevzdání technické zprávy (dokumentace) nejpozději k termínu testu. (musí být nahrána ve verzovacím systému nebo odevzdána papírově)

* Podmínkou zápisu hodnocení závěrečné zkoušky je vrácení všech vypůjčených věci k robotu nejpozději do dvou dní po skončení zkoušky. Tímto aktem tým projevuje souhlas s výsledkem zkoušky a dává najevo, že nechce zkoušku opakovat. V opačném případě bude výsledek zkoušky třetí den po jejím skončení anulován a tým může opakovat závěrečnou zkoušku v následujícím vypsaném termínu. Tým má až 2 pokusy na závěrečnou zkoušku.

Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně.

Course curriculum

1. Základy systému GIT, práce v týmu.
2. Základy mechanické konstrukce mobilních robotů.
3. Základy elektronické konstrukce mobilních robotů.
4. Základy zpracování dat ze senzorů.
5. Raspberry Pi – popis, způsob programování, připojení periferií.
6. Komunikace v robotice (sběrnice a rozhraní).
7. Napájení mobilních robotů.
8. Pohony robotů.
9. Základy počítačového vidění v mobilní robotice.
10. Použití kamery s Raspberry Pi.
11. Základní knihovny pro zpracování obrazu.

Work placements

Not applicable.

Učební cíle

Cílem předmětu je dát studentům možnost pod vedením zkušených pedagogů prakticky vytvořit mobilní robotické systémy. V rámci vývoje robotů si studenti osvojí nejdůležitější oblasti robotiky – mechanický návrh, vývoj elektroniky a programování.

Specification of controlled education, way of implementation and compensation for absences

Kontrola výsledků samostatné práce na zadaných úkolech. V případě omluvené neúčasti na cvičeních může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku, obvykle vypracování dílčího úkolu. Povinná je účast na dvou předem stanovených přednáškách.

Recommended optional programme components

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

ŠOLC, František a Luděk ŽALUD. Základy Robotiky. Brno: VUTIUM, 2002. (CS)

Recommended reading

Not applicable.

Classification of course in study plans

  • Programme BIT bakalářský 2 year of study, letní semester, volitelný

  • Programme IT-BC-3 bakalářský

    branch BIT , 2 year of study, letní semester, volitelný

  • Programme BPC-AMT bakalářský 3 year of study, letní semester, povinný

Type of course unit

 

Přednáška

26 hod., optionally

Teacher / Lecturer

Syllabus

1. Úvodní přednáška, organizace výuky. Základy práce s GIT, práce v týmu. (účast povinná)
2. Platforma KAMbot – popis, periferie, možnosti použití pro robotické soutěže.
3. Raspberry Pi – Základy programování, i2c sběrnice, periferie.
4. Raspberry Pi – Pokročilé možnosti programování, ladění.
5. Výkonová elektronika, pohony.
6. Přímá a inverzní kinematika robotu, zpracování dat ze senzorů.
7. Mechanická konstrukce, 3D tisk.
8. Pravidla závěrečné soutěže, možné způsoby řešení. (účast povinná)
9. Základy počítačového vidění v mobilní robotice.
10. Použití kamery s Raspberry Pi.
11. Základní knihovny pro zpracování obrazu.
12. Pokročilé metody zpracování obrazu I.
13. Pokročilé metody zpracování obrazu II.

Laboratorní cvičení

39 hod., compulsory

Teacher / Lecturer

Syllabus

1. Bezpečnost v laboratoři, Založení účtu GitLab, Tvorba týmů
2.
Instalace VirtualBoxu, CLionu, Úvod do Linuxu, CLionu
3. Zprovoznění simulátoru, první UDP komunikace se           simulátorem z přákazové řádky, projekt na Gitu, rozdělení           pojektu na moduly
4. UDP komunikace, parser NMEA zpráv
5. HW -  I2C, GPIO, ADC
6. HW - Motory, mikrostep, rampa
7. Snímání           čáry
8. Kinematika mobilního robotu
9. Regulátor pro sledování čáry
10. Telemetrie a vizualizace, ROS
11. Samostatná práce na projektu
12. Zápočtový týden