Органи чуття та сенсори в робототехніці

Спеціальність: Інформаційно-вимірювальні технології у робототехніці
Код дисципліни: 7.175.07.O.005
Кількість кредитів: 8.00
Кафедра: Інформаційно-вимірювальних технологій
Лектор: Професор Прохоренко Сергій Вікторович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою цього курсу є ознайомлення студентів з основними принципами та технологіями, пов'язаними з органами чуття та сенсорами в робототехніці. Вивчення різних видів сенсорів, їх принципів роботи, властивостей, а також використання сенсорів у робототехнічних системах для збору, обробки та аналізу даних з оточуючого середовища. Ознайомлення з техніками обробки сигналів, алгоритмів взаємодії з оточенням на основі даних від сенсорів та органів чуття та розробку або модифікацію робототехнічних систем з використанням сенсорів. Отримання знань та умінь по використанню існуюсих сенсорних методик, методологій та побудов а також сформованих структур методів виміру змін параметрів оточуючого простору та розуміння того, як ці процеси реєстрованих змін, що мають місце у досліджуваних роботичною системою структурах простору (або виникли внаслідок нею ініційованих дій) корелюють із зміною фізико-технічних характеристик досліджуваниих структур простору (полевих та матеріальних (в тім і композитних) структур.
Завдання: *Загальні компетентності: - здатність виконувати технічні операції при випробовуванні, перевірці, калібруванні та інших операціях дослідницько-конструкторської та метрологічної діяльності; - Здатність генерувати нові ідеї (креативність); - Здатність спілкуватися, ставити коррелятивні вимогам пошукові задачі системам AI-пошуку іноземною технічною мовою - здатністю виконувати збір, аналіз та систематизацію науково- технічної інформації з різних джерел та з використанням агентів з штучною інтелігенцією * фахові компетентності: - здатність планувати і здійснювати інформаційно-технічне забезпечення діяльності зі збору інформації та оцінюванню отриманого інформаційного потоку, оцінювання відповідності випробувань, метрологічного аналізу, стандартизації параметрів отримуваного інформпотоку; - здатність застосовувати методи інженерії якості для вимірювань та діагностування типових технологічних об’єктів, процесів та перепливів енергії; - здатність розробляти і застосовувати методи і засоби контролю якості продукції та послуг; - здатність розробляти та реалізовувати методики проведення експериментів і проводити експерименти на діючих макетах і зразках комп’ютеризованих діагностичних систем та їх підсистем, обробляти результати із застосуванням сучасних інформаційних технологій і технічних засобів.
Результати навчання: -Мати здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі автоматизації та приладобудування, метрології та інформаційно-вимірювальної техніки, комп’ютеризованого технічного діагностування та метрологічного забезпечення за допомогою приладів та засобів вимірювань, їх метрологічної перевірки та калібрування, що передбачає застосувність знаннь для вирішення прикладних діагностичних завдань галузей народного господарства; - вміти організувати та провадити вимірювання, технічний контроль і випробування; - вміти використовувати інформаційні технології при підбиранні та модифіковуванню чи і опрацьовуванню програмного забезпечення для опрацювання вимірювальної інформації; - вміти пояснити та описати принципи побудови обчислювальних та вимірювальних підсистем та модулів, що використовуються при вирішення вимірювальних задач; - вміти встановлювати раціональну номенклатуру метрологічних характеристик засобів вимірювання для отримання результатів вимірювання з заданою точністю; - знати та вміти використовувати сучасну елементну базу при підтасовуванню та модифіковуванню сенсорно-чуттєвого комплекту, розробці та проєктуванні вузлів інформаційно-вимірювальної техніки.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - Основи метрології та вимірювальної техніки - Цифрові електронні вузли засобів вимірювальної техніки
Короткий зміст навчальної програми: Ознайомлення студентів з основними принципами та технологіями, пов'язаними з органами чуття та сенсорами в робототехніці. Встановлення різних видів сенсорів, та їх принципів роботи, властивостей, а також сенсовне використання сенсорів у робототехнічних системах для збору, обробки та аналізу даних з оточуючого середовища. Освоєння засад технік обробки сигналів та алгоритмів взаємодії роботичних системам з оточенням на основі даних від сенсорів та органів чуття. Отримання компетенції з використання існуюсих сенсорних методик та методологій а також формування їх розподілених мережних структур виміру змін параметрів оточуючого простору та дослідження корелювання виконуваних орботичною системою ініціюючих чинів діє на зміни фізико-технічних характеристик полевих та матеріальних складових простору досліджуваниих структур/компонентів контактуючих з робототехнічною систуктурою.
Опис: 01. --Пасивні системи: 1.1. Дотику/тактильні (перцеційні, віскерсні): 1.2. розміри, пучностей ультразвукового випромінювання, форми та/або твердості об'єктів 1.3. Наближення (безконтактне виявлення об'єкта, дистанцієметри, ємністні давачі) 1.4. Сили (Вимір сили. Лінійний, за багатьма вісями) 1.5. Коливання (звуковики, холл, резонаторні) 1.6. Відео-давачі (края, діри, кути, методи розпізнавання образу) 1.7. Випромінювання: ренген, радіація, тепло, оптика (аналіз, сортування) 1.8. Системи Просторової оцінки Проходження структур або потоків (можна описати на прикладі «3D-сіток» Або Камери Вільсона) 1.9. Аквізиційні системи Девіацій Току (тепловий, акустичний, гравітаційний вимір потоку) 1.10. Встановлення Переміщення (зміщення, зміна швидкості) 02. --Активні системи: 2.1. Реєстрація Змін Відгуку з Контрольованим Підпровадженням Потоку Енергії конвекційне, ударнодотикове, радіаційне – оптичне електромагнітне. Енкодери 2.2. Реєстрація Змін Відгуку з Сталим Підпровадженням Потоку Енергії: конвекційне, ударнодотикове, радіаційне – оптичне електромагнітне. Енкодери 2.4. Реєстрація Змін Відгуку Періодизованим Підпровадженням Потоку Енергії (Time-of-Flight, Lock-In, e.t.s) 2.6. Лідарні системи оцінки -А- Просторового Розміщення -В- Характеристик Простору 03. Засади оцінювання виміряної інформації - принципи багатоканальної верифікації - принципи багаторангового (мультишарового) кореляційного опрацювання вхідного потоку - _основи_ формування нейромереж
Методи та критерії оцінювання: - поточний контроль знань студентів під час проведення занять; - оцінювання виконання практичних робіт; - проведення семестрового екзамену.
Критерії оцінювання результатів навчання: Розподіл балів у 100-бальній шкалі Екзаменаційни контроль (письмова частина) {25-балів} Екзаменаційни контроль (усна частина) {25-балів} Практичні заняття {50-балів}
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: .Sensors and Robotics - A section of Sensors (mdpi.com) https://www.mdpi.com/journal/sensors/sections/robotics .Sensors for Robots: An overview http://people.ciirc.cvut.cz/~hlavac/TeachPresEn/55AutonomRobotics/070SensorsforRobots.pdf .Self-Organization in Autonomous Sensor/Actuator Networks www.selforg.org/slides/03-1-coordination-and-control.ppt .Sensor-based sorting https://en.wikipedia.org/wiki/Sensor-based_sorting .Types of Robot Sensors http://www.robotplatform.com/knowledge/sensors/types_of_robot_sensors.html .Роботосенсорний Каталог (не вміст але перелічення) https://www.active-robots.com/sensors.html .Часо-прохідна реакція ( Time-of-Flight, Lock-IN) http://robotosha.ru/robotics/point-cloud-and-time-of-flight.html .Introduction to Autonomous Robots: Sensing, Perception, Decision Making, and Action / by Nikolaus Correll, Bradley Hayes, et al. .Robot Sensors and Actuators: Fundamentals and Applications / by Mingxiao Zhang, Cunxi Zhang, et al. .Robotics: Modelling, Planning and Control / by Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, et al. .Mobile Robots: Navigation, Control and Remote Sensing" / by Gerald Cook .Наукові статті та дослідження з області робототехніки та сенсорів -- _Рекомендується_ ознайомитися з останніми публікаціями у відповідних журналах, таких як "IEEE Transactions on Robotics", "Robotics and Autonomous Systems" та "Sensors", щоб бути в курсі новітніх досліджень та технологій.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).