Робототехнічні системи мобільного моніторингу
Спеціальність: Комп'ютерний еколого-економічний моніторинг
Код дисципліни: 7.122.08.E.021
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Інформаційних систем і технологій
Лектор: Старший викладач кафедри ІСТ, к.т.н. Ялечко В.І., к.т.н., доцент Лагун А.Е.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: У цьому курсі передбачається формування у студентів певних знань та вмінь з теорії та практики основ робототехніки та мобільного моніторингу.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
інтегральна компетентність:
Здатність розв’язувати задачі дослідницького та/або інноваційного характеру у сфері комп’ютерних наук
загальні компетентності:
ЗК01. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
ЗК02. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК03. Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.
ЗК04. Здатність спілкуватися іноземною мовою.
ЗК05. Здатність вчитися й оволодівати сучасними знаннями.
ЗК07. Здатність генерувати нові ідеї (креативність).
фахові компетентності:
СК01. Усвідомлення теоретичних засад комп’ютерних наук.
СК02. Здатність формалізувати предметну область певного проєкту у вигляді відповідної інформаційної моделі.
СК03. Здатність використовувати математичні методи для аналізу формалізованих моделей предметної області.
СК04. Здатність збирати і аналізувати дані (включно з великими), для забезпечення якості прийняття проєктних рішень.
СК05. Здатність розробляти, описувати, аналізувати та оптимізувати архітектурні рішення інформаційних та комп’ютерних систем різного призначення.
СК08. Здатність розробляти і реалізовувати проекти зі створення програмного забезпечення, у тому числі в непередбачуваних умовах, за нечітких вимог та необхідності застосовувати нові стратегічні підходи, використовувати програмні інструменти для організації командної роботи над проектом.
СК11. Здатність ініціювати, планувати та реалізовувати процеси розробки інформаційних та комп’ютерних систем та програмного забезпечення, включно з його розробкою, аналізом, тестуванням, системною інтеграцією, впровадженням і супроводом.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
ПР9. Розробляти алгоритмічне та програмне забезпечення для аналізу даних (включно з великими).
ПР12. Проектувати та супроводжувати бази даних та знань. орієнтований аналіз та проектування
УМ1.1. Знати методи, способи і технології збору інформації з різних джерел, контент-аналізу документів, аналізу та обробки даних.
УМ1.3. Вміти математично формулювати та досліджувати неперервні та дискретні математичні моделі, обґрунтовувати вибір методів і підходів для розв’язування теоретичних і прикладних задач у галузі комп’ютерних наук, аналізу та інтерпретування.
УМ1.5. Розробляти моделі потоків даних, сховища і простори даних, бази знань для інтелектуальних систем.
УМ2.1. Розв’язувати задачі оптимізації при проектуванні систем моніторингу, а саме: математичні моделі, критерії оптимальності, обмеження; обирати раціональні методи та алгоритми розв’язання задач оптимізації та оптимального керування.
УМ2.3. Вміти забезпечувати організацію обчислювальних процесів в інформаційних системах різного призначення з урахуванням архітектури, конфігурування, показників результативності функціонування операційних систем і системного програмного забезпечення.
УМ2.4. Розробляти моделі аналітичних сховищ і просторів даних для створення інтелектуальних систем моніторингу.
УМ2.8. Здатність до аналізу та функціонального моделювання бізнес-процесів, побудови та практичного застосування функціональних моделей робототехнічних системи, методів оцінювання ризиків їх проектування.
КОМ1. Уміння усної та письмової комунікації українською мовою.
КОМ2. Уміння усної та письмової комунікації англійською мовою.
АіВ1. Здатність адаптуватися до нових умов.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Програмування, Основи електроніки, Архітектура комп'ютерів
Короткий зміст навчальної програми: Програма вивчення навчальної дисципліни за вибором “Робототехнічні системи мобільного моніторингу” складена відповідно до освітньо-професійної програми підготовки магістра за освітньою програмою “Комп’ютерний еколого-економічний моніторинг”. Предметом вивчення навчальної дисципліни є отримання студентами знань про методи побудови робототехнічних систем для екологічного моніторингу.
Основі теми які розглядаються: програмні засоби керування роботами. Взаємодія роботів з навколишнім середовищем. Основні алгоритмічні конструкції. Робота з даними. Змагання роботів. Проектування робототехнічної системи.
Опис: Основними завданнями даної дисципліни є формування знань, вмінь та навичок, необхідних для раціональної експлуатації роботизованих систем; знайомство студентів з принципами проектування програмного та апаратного забезпечення для цих систем, алгоритмів комп’ютерного моніторингу.
Тема 1. Історія робототехніки. Термінологія в галузі робототехніки
Лекція 1. Основні поняття робототехніки. Класифікація та покоління роботів. Застосування роботів, підсистеми роботів. Проблеми створення інтелектуальних роботів
Тема 2. Промислові роботи
Лекція 2. Структура і будова промислових роботів. Промислові роботи та їх класифікація
Тема 3. Системи керування і виконавчі пристрої промислових роботів
Лекція 3. Приводи промислових роботів. Системи програмного керування
промислових роботів. Основні принципи управління реалізовані в приводах роботів.
Тема 4. Інформаційні системи та дистанційно керовані роботи і маніпулятори
Лекція 4. Інформаційні системи роботів. Дистанційно керовані роботи і маніпулятори. Захватні пристрої промислових роботів
Тема 5. Роботизовані технологічні комплекси
Лекція 5. Принципи проектування промислових роботів
Тема 6. Архітектура мікроконтролерів AVR та будова плат Arduino
Лекція 6. Регістри загального призначення. Регістри спеціальних функцій AVR. Пам’ять мікроконтролерів AVR. FLASH пам’ять програм. Стек. Пам’ять EEPROM. Внутрішня і зовнішня пам’ять SRAM МК AVR.
Тема 7. Збір та обробка інформації з давачів в роботизованих системах
Лекція 7. Аналогові давачі температури LM7x і тиску MPX4115. Цифровий давач температури DS18B20. Цифровий давач температури і вологості SHT7x
Методи та критерії оцінювання: Методи контролю знань та умінь здобувача при вивченні дисципліни включають:
1. Поточний контроль роботи здобувача:
за допомогою усного опитування під час допуску до лабораторних занять;
захист виконаних лабораторних робіт;
робота у ВНС
2. Підсумковий (заліковий) контроль:
Складання залікового контролю передбачає виконання письмової та усної компонент.
Письмова компонента включає практичні завдання, які потрібно розв’язати на основі вивчених лекцій. Усна компонента передбачає пояснення виконаних практичних завдань.
Критерії оцінювання результатів навчання: - поточний контроль (тематичний контроль, індивідуальний контроль) (40 балів)
До обов’язкових видів робіт поточного контролю входить виконання лабораторних робіт з розміщенням у ВНС, які складаються і оцінюються відповідно від 0 до 10 балів: 4*10 = 40 балів.
- підсумковий контроль (60 балів)
- підсумковий контроль (60 балів)
На заліку здобувач може отримати максимум 60 балів. Залік складається з письмової та усної компонент. Письмова компонента - заліковий білет, який складається із завдань двох рівнів, що оцінюються за окремою шкалою:
Рівень1 – тести – 20 балів;
Рівень 2 – дати правильне визначення – 20 балів
Рівень 3 – дати розгорнуту відповідь на поставлене питання(практичне завдання) – 20 балів.
Усна компонента передбачає пояснення виконаних на письмовій компонентів практичних завдань.
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. Цвіркун Л.І. Робототехніка та мехатроніка: навч. посіб. / Л.І. Цвіркун, Г. Грулер ; під заг. ред. Л.І. Цвіркуна ; М-во освіти і науки України, Нац. гірн. ун-т. – 3-тє вид., переробл. і доповн. – Дніпро: НГУ, 2017. – 224 с.
2. Морзе Н.В. Основи робототехніки: навчальний посібник / Н.В. Морзе, Л.О. Варченко-Троценко, М.А. Гладун. – Кам’янець-Подільський : ПП Буйницький О.А., 2016. – 184 с.
3. Matjaz Mihelj. Robotics. / T. Bajd, A. Ude, J. Lenarcic, A. Stanovnik, M. Munih ets.; Springer International Publishing AG, part of Springer Nature 2019. – 249 p.
4. Kevin M. Lynch. Modern robotics mechanics, planning, and control. Kevin M. Lynch, Frank C. Park; Cambridge University Press, 2017. – 642 p. ISBN 9781107156302.
5. Ковальов Ю.А., Проектування промислових роботів та маніпуляторів. / С.О. Кошель, Ю.А. Ковальов, О.П. Манойленко.: Центр учбової літератури, 2023 р. – 256с.
6. Ловейкін В.С., Ромасевич Ю.О., Човнюк Ю.В. Мехатроніка. Навчальний посібник. – К., 2012. - 357 с. 93
7. Introduction to Robotics: Mechanics and Control/ /John J. Craig, © 2005 Pearson Education, Inc., Pearson Prentice Hall, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458
8. Ніколайчук В. М. Основи робототехніки : навч. посіб. / В. М. Ніколайчук. – Рівне : НУВГП, 2008. - 76 с.
9. Correll, N., Hayes, B., Heckman, C. and Roncone, A., 2022. Introduction to autonomous robots: mechanisms, sensors, actuators, and algorithms. Chapter 1, MIT Press.
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).