Wybrane zagadnienia robotyki

Charakterystyka przedmiotu

Wykład i ćwiczenia    
Część I:
Dr hab. Marek Wojtyra
Dr hab. Paweł Malczyk
Mgr Łukasz Woliński
Część II:
Dr Andrzej Kordecki
 
Numer i typ przedmiotu Poziom i semestr studiów Rodzaj zajęć i punkty ECTS
NK500, przedmiot kierunkowy (AiR) Studia magisterskie, semestr I W - 1, C - 1, ECTS 3

Materiały do pobrania

Wymagania wstępne

  • Znajomość podstawowych zagadnień z zakresu kinematyki i dynamiki manipulatorów.
  • Znajomość zagadnień z zakresu podstaw automatyki i sterowania.
  • Zalecana jest umiejętność obsługi pakietu MATLAB+Simulink.

Cele przedmiotu

  • Zdobycie wiedzy i umiejętności z zakresu planowania trajektorii manipulatorów, w tym redundantnych oraz dynamiki manipulatorów, w tym algorytmizacji obliczeń. Zdobycie wiedzy dotyczącej wykorzystania obliczeń kinematycznych i dynamicznych w procesie sterowania manipulatorami
  • Zdobycie wiedzy dotyczącej wykorzystania obliczeń kinematycznych i dynamicznych w procesie sterowania manipulatorami.
  • Zdobycie wiedzy i umiejętności w obszarze metod przetwarzania obrazów, w szczególności wykorzystywanych w robotyce.

Zawartość przedmiotu

Część I (dynamika i sterowanie robotów)

  • Planowanie trajektorii robotów – kształtowanie profilu prędkości, definiowanie ruchu we współrzędnych konfiguracyjnych i kartezjańskich, łączenie odcinków trajektorii, obliczenia kinematyczne, wykorzystanie jakobianu manipulatora. 
  • Kinematyka manipulatorów redundantnych – metody jakobianowe, optymalizacja z wykorzystaniem ją dra jakobianu, unikanie osobliwości, rozszerzony jakobian, priorytetyzacja zadań, cykliczność.
  • Dynamika manipulatorów – równania Lagrange'a, postać ogólna równań ruchu manipulatora; równania Newtona-Eulera, obliczenia rekurencyjne w zadaniu odwrotnym, algorytmy zadania prostego. 
  • Sterowanie zdecentralizowane – liniowy model dynamiki pojedynczej osi manipulatora, manipulator jako system niezależnych jednowymiarowych liniowych układów dynamicznych, struktury układów regulacji ze sprzężeniem zwrotnym i kompensującym typu feedforward, dobór regulatorów i ich wpływ na nadążanie za trajektorią i tłumienie zakłóceń skrośnych, wpływ nieliniowości na jakość sterowania.
  • Sterowanie scentralizowane – manipulator jako nieliniowy, wielowymiarowy obiekt regulacji, sterowanie z kompensacją grawitacji, sterowanie na bazie zadania odwrotnego dynamiki, struktury układów regulacji, wpływ niepewności na jakość sterowania, elementy teorii stabilności Lapunowa.
  • Sprawdzian cząstkowy z pierwszej części przedmiotu.

 
Część II (cyfrowe przetwarzanie obrazów)

  • Metody akwizycji i dyskretyzacji obrazów. Ogólna charakterystyka algorytmów cyfrowego przetwarzania obrazów. Modele i przestrzenie barw.
  • Metody poprawy jakości obrazów cyfrowych. Miary jakości obrazów.
  • Metody liniowego przetwarzania obrazów.
  • Metody nieliniowego przetwarzania obrazów. Operacje morfologiczne.
  • Analiza obrazów złożonych. Techniki segmentacji obrazu.
  • Rozpoznawanie obiektów w obrazach. Sieci neuronowe w przetwarzaniu obrazów.
  • Sprawdzian cząstkowy z drugiej części przedmiotu.

Zalecane lektury

  • Siciliano B., Sciavicco L., Villani G., Oriolo G., Robotics: Modelling, Planning and Control, Springer (2009).
  • Spong M. W., Hutchinson S., Vidyasagar M., Robot Modeling and Control, Wiley (2005).
  • Siciliano B., Khatib O. (Eds.), Springer Handbook of Robotics, Springer (2016).
  • Biagiotti L., Melchiorri C., Trajectory Planning for Automatic Machines and Robots, Springer (2008).
  • Jezierski E., Dynamika robotów, WNT (2006).
  • Dutkiewicz P., Kozłowski K., Wróblewski W., Modelowanie i sterowanie robotów, PWN (2003).
  • Gonzalez R., Woods R., Digital Image Processing, Prentice Hall (2008).
  • Gonzalez R., Woods R., Eddins S., Digital Image Processing Using MATLAB, Dorling Kindersley (2006).
  • Pratt W., Digital Image Processing, Wiley (2007).
  • Goodfellow I., Bengio Y., Courville A., Deep Learning, MIT Press (2016).

Materiały do pobrania