Robotika a zpracování obrazu

• 26 hod. přednášky
• 39 hod. laboratoře

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

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.

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 „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

• ŠOLC, František a Luděk ŽALUD. Základy Robotiky. Brno: VUTIUM, 2002.

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.

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.

Studenti rozdělení do týmů po 4-5 studentech v rámci výuky sestaví 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 libovolném úseku v posledním cvičení semestru (robot je ovladatelný)

Struktura bodového hodnocení je následovná:

* až 50b závěrečný test v posledním cvičení semestru:
- z toho až 35b za funkční regulační smyčlu (10b přímka, 10b oblouk, 15b po jednoduché trati tvaru "8")
- z toho až 15b za odevzdanou dokumentaci projektu (PDF / vytištěné, použití verzovacího systému atd)

* 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, o případném odůvodnělém přerozdělení bodů v rámci týmu rozhoduje garant.

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.

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

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.