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

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

Ing. Adam Ligocki, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

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
    - +/- až 20 bodů za bonusové úlohy a penalizace (+ poklad, - minotaur, -dotyk stěny, …)

 

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

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Adam Ligocki, Ph.D.

Osnova

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., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Adam Ligocki, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní cvičení, seznámení se s hardwarem.
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.

Elektronické učební texty

Přednášky
BPC_PRP_2_linux.pdf 14.83 MB
BPC_PRP_9_pravidla.pdf 0.58 MB
BPC_PRP_11_cv.pdf 15.67 MB
bpc-prp-t05-p-Hw.pdf 0.94 MB
bpc-prp-t03-p-Komunikace.pdf 0.72 MB
bpc-prp-t08-p-Rizeni.pdf 0.38 MB