APZPB033 Roboty a drony v environmentálním monitoringu

Fyzikální ústav v Opavě
zima 2022
Rozsah
2/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Petr Čermák, Ph.D. (přednášející)
doc. Ing. Petr Čermák, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. Ing. Petr Čermák, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě
Rozvrh
Po 13:05–14:40 PU-UF
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
APZPB033/A: Po 14:45–16:20 PU-UF, P. Čermák
Předpoklady
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(B))
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět je určen pro studenty, které zaujala problematika rychle se rozvíjející oblast robotiky a dronů. Náplní předmětu je seznámit studenty s tímto oborem, jeho historií, základními termíny, algoritmy a v neposlední řadě také s obory, které s robotikou velice úzce souvisí. Dále se budou zabývat několika typy robotů a jejich hardwarovým vybavením (např. servomotory, gyroskopy, kamery, procesorové základní desky, atd.). Rovněž budou probrány základní typy a charakteristiky UAVleteckých prostředků, dronů. Rovněž budou diskutovány aplikace v enviromentálním monitoringu.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- popsat základy robotiky a využití robotiky v různých oblastech;
- popsat základní senzory a aktuátory využívané v robotice;
- popsat základní řídicí jednotky robotů;
- klasifikovat typy robotů;
- popast a vysvětlit základní používané algoritmy v robotice;
- osvětlit pozici robotiky v oblasti enviromentálního monitoringu.
Osnova
  • 1. Základy robotiky (pojmy, historie a vývoj robotiky).

  • 2. Využití robotů v praxi (průmysl, armáda, lékařství, kosmonautika, atd.).

  • 3. Senzory robotů (čidla, kamery, atd.) a aktuátory robotů a další hardware (servomotory, GPS moduly, gyroskopy, apod.).

  • 4. Základní desky s příslušenstvím určené ke zpracování vstupů a generování výstupů pro činnost aktuátorů a programování robotů.

  • 5. Humanoidní roboti ("roboti připomínající svými senzory a aktuátory člověka").

  • 6. Automotivní roboti (pohybující se na kolových či pásových pojezdech).

  • 7. USV, roboti zkoumající povrch hladiny, nebo podvodní roboti.

  • 8. Létající roboti (jednorotorové či dvourotorové helikoptéry, quadrokoptéry)

  • 9. UAV, klasifikace UAV platforem, UAV platformy a bezpečnost.

  • 10. Mechanická struktura UAV a mechanické součásti, elektricko-mechanické součásti, dálkové ovládání, zapojení, funkce a použití.

  • 11. Základní algoritmy používané v robotice (např. Breitenbergův algoritmus pro pohyb robota v prostoru, základní algoritmy chování společenstva robotů (agentů).

  • 12. Aplikace robotů a dronů v enviromentálním monitoringu.

Literatura
    povinná literatura
  • Novák, D.: UAV autonomous systems
    doporučená literatura
  • Doporučená: ZELINKA, I. Umělá inteligence: Hrozba nebo naděje?. Praha, 2003. ISBN 80-7300-068-7. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací
  • VALAVANIS, K. P. Advances in Unmanned Aerial Vehicles: State of the Art and the Road to Autonomy In: Intelligent Systems, Control and Automation: Science and Engineering. Berlin, 2007. ISBN 978-1-4020-6.
  • BEKEY, G. Autonomous robots: from biological inspiration to implementation and control. MIT, 2005. ISBN 978-0-262-02578- 2.
  • ARKIN, R. Behavior-Based Robotics (Intelligent Robotics and Autonomous Agents). MIT, 1998. ISBN 978-0-262-01165-5.
  • SIEGWART, R., NOURBAKHSH, I. ntroduction to autonomous mobile robots. MIT, 2004. ISBN 978-0-262-19502-.
  • NOVÁK, P. Mobilní roboty. Praha, 2005. ISBN 80-7300-141-1.
  • NONAMI, K., KENDOUL, F., SUZUKI, S., WANG, W., NAKAZAWA, D. Autonomus Flying Robots, Unmanned Aerial Vehicles and Micro Aerial Vehicles. Berlin, 2010. ISBN 978-4-431-53855-4.
  • VÁŇA, V. ARM pro začátečníky. Praha, 2009. ISBN 978-80-7300-246-6.
Výukové metody
1. teoretická příprava
2. laboratorní cvičení
Metody hodnocení
Aktivní účast na cvičeních, v rámci ústní zkoušky prokázání znalosti problematiky studijního předmětu.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2020, zima 2021, zima 2023, zima 2024.