Безпілотні системи
Спеціальність: Інформаційно-вимірювальні технології у робототехніці
Код дисципліни: 7.175.07.E.021
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Інформаційно-вимірювальних технологій
Лектор: Озгович Андрій Іванович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Фахівець, який успішно вивчив дисципліну "Безпілотні системи", повинен мати глибоке розуміння теоретичних, практичних та прикладних аспектів цієї галузі. Він повинен мати знання та навички в наступних ключових областях:
Теоретичні Основи: Розуміння принципів робототехніки, автоматики та обробки сигналів, які стоять в основі безпілотних систем. Знання основ динаміки та керування рухом безпілотних транспортних засобів (наземних, водних, повітряних).
Проектування та Розробка: Навички розробки та проектування безпілотних систем для відповідності вимогам різних галузей. Вміння вибирати та інтегрувати різноманітні сенсори та обладнання для покращення функціональності безпілотних пристроїв.
Програмування та Керування: Навички програмування безпілотних систем з використанням різних мов програмування. Розуміння алгоритмів керування та навігації для забезпечення автономності безпілотних пристроїв.
Застосування в Різних Галузях: Знання про різноманітні галузі використання безпілотних систем, такі як агротехніка, медицина, екологія, оборона, логістика тощо. Вміння адаптувати технології до конкретних вимог та обставин в різних галузях.
Аналіз та Рішення Проблем: Розвинені навички критичного аналізу та розв'язання проблем, що виникають при роботі з безпілотними системами. Вміння ефективно взаємодіяти з технічною інформацією, виявляти та усувати неполадки.
Безпека та Законодавство: Розуміння принципів безпеки в операціях з безпілотними системами. Знання законодавства та нормативів, що регулюють використання безпілотних транспортних засобів.
Аналіз Тенденцій та Інновацій: Спостереження та розуміння останніх тенденцій у розвитку безпілотних технологій та їх застосувань. Вміння адаптуватися до швидких змін у галузі та впроваджувати інноваційні рішення. T
Результати навчання: Фахівець з безпілотних систем повинен бути готовим до вирішення складних завдань у реальних умовах, володіти технічними та технологічними навичками, а також розуміти широкий контекст застосування цих систем в різних галузях.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - Інформаційно-вимірювальні технології
- Програмування
Короткий зміст навчальної програми: Цей курс забезпечує поглиблене розуміння безпілотних систем, включаючи їх теоретичні основи, принципи проектування та аспекти програмування. Студенти вивчатимуть наземні, водні та повітряні безпілотні системи, отримуючи практичні знання для роботи з цими технологіями.
Опис: Лекція 1: Огляд безпілотних систем.
Лекція 2: Основи робототехніки.
Лекція 3: Наземні безпілотні системи (колісні, гусеничні, ніжні). Застосування в сільському господарстві, логістиці та обороні. Відчуття та сприйняття для наземних роботів. Системи керування та пересування.
Лекція 5: Водні безпілотні системи. Автономні човни, підводні човни та надводні транспортні засоби. Морська розвідка та екологічний моніторинг.Гідродинаміка і плавучість. Навігація та планування шляху на воді
Лекція 7: Авіаційні безпілотні системи. Типи дронів (багатороторні, з нерухомим крилом, VTOL). Застосування у фотографії, відеоспостереженні та доставці. Динаміка і стійкість польоту. Дистанційне зондування та обробка зображень
Лекція 9: Датчики для безпілотних систем. Типи датчиків (IMU, Lidar, GPS). Злиття датчиків та інтеграція даних
Лекція 10: Комп'ютерний зір для безпілотних систем. Обробка зображень, виявлення об'єктів і відстеження
Лекція 11: Системи керування безпілотними системами. ПІД-регулювання, відстеження траєкторії. Алгоритми автономного керування
Лекція 12: Навігація та планування шляху. Алгоритми пошуку шляху (A*, Дейкстра). Стратегії уникнення перешкод.
Лекція 13: Зв'язок в безпілотних системах. РЧ зв'язок, телеметрія. Канали передачі даних і мережеві протоколи.
Лекція 14: Роїння та кооперативний контроль. Багатоагентна координація та співпраця
Лекція 15: Принципи проектування безпілотних систем. Механічні та електричні конструктивні міркування. Матеріали та техніка виготовлення
Лекція 16: Програмування безпілотних систем. Вступ до мов програмування (Python, C++). Формування автономної поведінки
Методи та критерії оцінювання: Усне опитування, приймання звітів з лабораторних робіт;
Підсумковий захід – залік (письмово-усна форма)
Критерії оцінювання результатів навчання: - Поточний контроль – 40 балів
- Проведення семестрового заліку – 60 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: 1. Nikolaus Correll, Bradley Hayes, "Introduction to Autonomous Robots: Mechanisms, Sensors, Actuators, and Algorithms, CRC Press, 2019.
2. Sebastian Thrun, Wolfram Burgard, Dieter Fox, "Probabilistic Robotics", MIT Press, 2005.
3. Saeed B. Niku, "Autonomous Mobile Robots: Sensing, Control, Decision Making, and Applications", CRC Press, 2010.
4. Randal W. Beard, Timothy W. McLain, "Small Unmanned Aircraft: Theory and Practice", Princeton University Press, 2012.
5. Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani, Giuseppe Oriolo, "Robotics: Modelling, Planning and Control", Springer, 2009.
6. Reg Austin, "Unmanned Aircraft Systems: UAVS Design, Development and Deployment", John Wiley & Sons, 2010.
7. Paul Fahlstrom, Thomas Gleason, "Introduction to UAV Systems", John Wiley & Sons, 2012.
8. Carol Fairchild, "ROS Robotics By Example", Packt Publishing, 2016.
9. Rolf Johansson, Karl Johan Astrom, "Control of Robot Manipulators in Joint Space", Springer, 2005.
10. Brian Halliday, "Drones: Mastering Flight Techniques", Peachpit Press, 2017.
11. Alaa K. Ashmawy, Samy Missoum, "Unmanned Aircraft Systems (UAS): Manufacturing Trends", CRC Press, 2020.
12. Vasileios Tzoumas, Konstantinos J. Kyriakopoulos, "Multirotor UAVs: Modelling, Estimation, and Control", Springer, 2017.
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).