Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Systemy pojazdów autonomicznych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Przemysław Szulim
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inżynieria Pojazdów Elektrycznych i Hybrydowych
Grupa przedmiotów:
Specjalnościowe
Kod przedmiotu:
-
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2022/2023
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin kontaktowych - 65 godzin w tym: a) wykład -15 godz.; b) projekt - 45 godz.; c) konsultacje - 5 godz.; 2) Praca własna studenta – 70 godzin, w tym: a) 50 godz. – praca nad przygotowaniem trzech projektów podsystemów robota b) 10 godz. - przygotowywanie się do kolokwium , c) 10 godz. – bieżące przygotowywanie się do wykładów (analiza literatury),, 3) RAZEM – 135 godzin
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS – liczba godzin kontaktowych - 65, w tym: a) wykład -15 godz.; b) projekt - 45 godz.; c) konsultacje - 5 godz.;
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
4, punkty ECTS - 105 godz. , w tym: 1) uczestnictwo w zajęciach projektowych - 45 godz. 2) 50 godz. pracy własnej – praca nad przygotowaniem trzech projektów podsystemów robota. 3) 10 godz. – opracowanie wyników, przygotowanie sprawozdań.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt45h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość mechaniki i matematyki na poziomie średniozaawansowanym Znajomość następujących narzędzi: • Matlab Znajomość języka programowania: • C/C++
Limit liczby studentów:
Zgodnie z Rozporządzeniem Rektora PW
Cel przedmiotu:
Wiedza: Poznanie teorii z zakresu kluczowych aspektów związane z sensorami robotów mobilnych, oraz algorytmami pozwalającymi na efektywne zbieranie informacji o otoczeniu i o pojeździe. Poznanie cech algorytmów pozwalających na mapowanie otoczenia oraz określenie lokalizacji pojazdu, poznanie współczesnych narzędzi programistycznych Umiejętności: Umiejętność posługiwania się nowoczesnymi narzędziami programistycznymi z wykorzystywanymi do budowy i analizy działania układów sterowania czy układów sensorycznych Kompetencje Społeczne: Świadomość wymagań i ograniczeń w działaniach inżynierskich.
Treści kształcenia:
Wykład: • Podstawy nawigacji inercyjnej, parametry podstawowych sensorów, fuzja danych, metody poprawy estymacji • Systemy nawigacyjne oparte o GNSS, system dokładnego pozycjonowania GPS-RTK, algorytmy fuzji pomiarów z różnych systemów nawigacyjnych, • Inne systemy pozycjonowania robotów mobilnych w tym, systemy oparte o radiolatarnie, • Jednoczesne mapowanie i lokalizowanie robotów mobilnych z wykorzystaniem metodyki SLAM, przegląd dostępnych rozwiązań, ograniczenia • Metody detekcji przeszkód wokół pojazdów; przegląd sensorów, cechy szczególne, Projekt: • Przypomnienie najważniejszych cech systemu ROS, wprowadzenie do narzędzi wspomagających, zapoznanie z dostępnymi platformami robotycznymi, • Opanowanie komunikacji z kluczowymi układami sesnorycznymi i wykonawczymi robotów mobilnych: napędy robotów, skaner laserowy, kamera RGBD, czujniki odbiciowe, czujniki odległości, czujniki nawigacji inercyjnej oraz systemy pozycjonowania absolutnego • Praktyczne poznanie kluczowych aspektów związanych ze SLAM, inicjacja modułów, programowanie komunikacji, wizualizacja map, badanie jakości tworzonych map, badanie jakości pozycjonowania, metody poprawy jakości mapowania i lokalizacji w oparciu o SLAM • Praktyczne poznanie kluczowych aspektów związanych z nawigacją inercyjną, rejestracją pomiarów, analizą pomiarów z wielu sensorów, estymacją kluczowych parametrów czujników na potrzeby fuzji pomiarów, praktyczne zapoznanie z właściwościami różnych metod fuzji informacji sensorycznej, sposoby formułowania filtrów Kalmana
Metody oceny:
Z przedmiotu wystawiana jest ocena łączna, na którą składają się ocena z wykładu oraz ocena z projektu z odpowiednimi wagami. Waga oceny z projektu wynosi 2/3 natomiast waga oceny z wykładu 1/3. Wykład zaliczany jest w trybie Z2 tj na podstawie kolokwium i/lub pracy domowej. Zaliczenie wykładu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny kolokwium i/lub pracy domowej w formie pisemnej Projekt uznaje się za zaliczony w przypadku zaliczenia wszystkich podprojektów. Podprojekty uznaje się za zaliczone po otrzymaniu pozytywnej oceny ze sprawozdania będącego zwieńczeniem podprojektu. Ocena z projektu jest oceną średnią ze wszystkich podprojektów.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Bishop R., Intelligent vehicle technology and trends, Artech House, 2005. 2. Bonnick A., Automotive computer controlled systems, Routledge, 2007. 3. Borenstein J., Everett H.R., Feng L., Where am I? Sensors and methods for mobile robot positioning, University of Michigan, 119(120), 27, 1996. 4. Craig J.J., Introduction to Robotics: Mechanics and Control (3rd Edition), Pearson, 2004. 5. Choset H.M., at al., Principles of robot motion: theory, algorithms and implementation, MIT press, 2005. 6. Corke P., Robotics, vision and control: fundamental algorithms in MATLAB. Vol. 73. Springer, 2011. 7. Fahimi F.. Autonomous robots: modeling, path planning, and control, Vol. 107, Springer Science & Business Media, 2008. 8. Jazar R.N., Vehicle dynamics: theory and application, Springer Science & Business Media, 2013. 9. Pacejka H., Tire and vehicle dynamics, Elsevier, 2005. 10. Quigley M., Gerkey B., Smart, W.D., Programming Robots with ROS: A Practical Introduction to the Robot Operating System, O'Reilly Media Inc., 2015. 11. Rajamani R., Vehicle dynamics and control, Springer Science & Business Media, 2012. 12. Siegwart R., Nourbakhsh I.R., Scaramuzza D., Introduction to autonomous mobile robots, MIT press, 2011. 13. Spong M.W., Vidyasagar M., Robot Dynamics And Control, Wiley, 2008. 14. Thrun S., Burgard W., Fox D., Probabilistic robotics, MIT press, 2005. 15. Wong J.Y., Theory of ground vehicles, John Wiley & Sons, 2001. 16. Giergiel M., Hendzel Z., Żylski, W., Modelowanie i sterowanie mobilnych robotów kołowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2013. 17. Kozłowski K., Dutkiewicz P., Wróblewski W., Modelowanie i sterowanie robotów, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2003. 18. Morecki A., Knapczyk J., Podstawy robotyki. Teoria i elementy manipulatorów i robotów, WNT, Warszawa 1999. 19. Tchoń K., et al., Manipulatory i roboty mobilne, AOWPLJ, Warszawa 2000. 20. Trojnacki M., Modelowanie dynamiki mobilnych robotów kołowych, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2013. 21. Żylski W., Kinematyka i dynamika mobilnych robotów kołowych, Oficyna Wydawnicza PRz, Rzeszów 1996.
Witryna www przedmiotu:
http://www.mechatronika.simr.pw.edu.pl/ Materiały dostępne w intranecie po zalogowaniu
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka K_W01
Student potrafi zaprojektować system do analizy otoczenia wokół pojazdu autonomicznego w oparciu o dostępną infrastrukturę czujnikową i platformę obliczeniową.
Weryfikacja: Weryfikacja wiedzy zostanie dokonana poprzez ocenę jakości/poprawności wykonania zadań projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W02
Student potrafi wykonać oprogramowanie pozwalające na fuzję informacji z czujników pojazdu w celu estymacji pozycji pojazdu oraz rozpoznawania otoczenia.
Weryfikacja: Weryfikacja wiedzy zostanie dokonana poprzez ocenę jakości/poprawności wykonania zadań projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W03
Ma podstawową wiedzę w zakresie metod pomiaru i ekstrakcji informacji o otoczeniu pojazdu oraz o podstawowych parametrach opisujących ruch pojazdu.
Weryfikacja: Weryfikacja wiedzy zostanie dokonana na drodze kolokwium poprzez ocenę odpowiedzi na przygotowane pytania problemowe.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W04
Zna i rozumie metodykę projektowania komponentów systemu pojazdów autonomicznych, a także metody i techniki wykorzystywane w projektowaniu, zna języki opisu sprzętu i komputerowe narzędzia do projektowania, badania i symulacji stosowane przy budowie map otoczenia czy analizie informacji sensorycznej.
Weryfikacja: Weryfikacja wiedzy zostanie dokonana poprzez ocenę jakości/poprawności wykonania zadań projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka K_U01
Potrafi planować i przeprowadzić pomiary do wyznaczenia kluczowych informacji niezbędnych do prowadzenia nawigacji pojazdami autonomicznymi, a także ekstrakcję podstawowych parametrów charakteryzujących systemy sensoryczne; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski.
Weryfikacja: Weryfikacja umiejętności zostanie dokonana poprzez ocenę jakości/poprawności wykonania zadań projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.4.o
Charakterystyka K_U02
Potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami oraz narzędziami komputerowo wspomaganego projektowania do symulacji, projektowania, programowania i weryfikacji działania kluczowych systemów pojazdów autonomicznych w tym systemu nawigacji inercyjnej i GNSS, systemu mapowania i lokalizacji SLAM;
Weryfikacja: Weryfikacja umiejętności zostanie dokonana poprzez ocenę jakości/poprawności wykonania zadań projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.4.o
Charakterystyka K_U03
Potrafi – zgodnie z zadaną specyfikacją, uwzględniającą aspekty pozatechniczne, w tym ekonomiczne– zaprojektować procesy, związane z komunikacją i przetwarzaniem danych przez moduły pomiarowe i obliczeniowe pojazdów autonomicznych, zrealizować ten projekt – co najmniej w części – używając właściwych metod, technik i narzędzi, w tym przystosowując do tego celu istniejące lub opracowując nowe narzędzia i techniki z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych, ekonomicznych, środowiskowych i prawnych.
Weryfikacja: Weryfikacja umiejętności zostanie dokonana poprzez ocenę jakości/poprawności wykonania zadań projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.4.o, I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o