Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Inteligentne maszyny

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-INSZI-ISP-IMA Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Inteligentne maszyny
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Sztuczna inteligencja )-Sztuczna inteligencja-inż.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

IMA

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Przedmiot ma na celu wprowadzenie studentów w różne aspekty wykorzystania narzędzi informatyki w inteligentnych maszynach. Zagadnienia omawiane w trakcie zajęć obejmują: automatyczną regulację, robotykę mobilną, bezprzewodowe sieci sensorowe, systemy internetu rzeczy (IoT) oraz systemy wizji maszynowej. Jako praktyczny przykład inteligentnego systemu wbudowanego rozważany jest robot mobilny, dla którego studenci mają możliwość zaprojektowania i przetestowania algorytmów regulacji, sieci stacjonarnych i mobilnych czujników oraz systemu wizyjnego.

Pełny opis:

Przedmiot ma na celu wprowadzenie studentów w różne aspekty wykorzystania narzędzi informatyki w inteligentnych maszynach. Zagadnienia omawiane w trakcie zajęć obejmują: automatyczną regulację, robotykę mobilną, bezprzewodowe sieci sensorowe, systemy internetu rzeczy (IoT) oraz systemy wizji maszynowej. Jako praktyczny przykład inteligentnego systemu wbudowanego rozważany jest robot mobilny, dla którego studenci mają możliwość zaprojektowania i przetestowania algorytmów regulacji, sieci stacjonarnych i mobilnych czujników oraz systemu wizyjnego.



Treść wykładu

  1. Wprowadzenie: regulamin przedmiotu i zasady zaliczania, platforma dydaktyczna robota mobilnego. (2 godz.)
  2. Wizja maszynowa: model kamery, rozpoznawanie obiektów i ich lokalizacja w przestrzeni pracy robota, wykorzystanie splotowych sieci neuronowych. (2 godz.)
  3. Regulacja 1: opis procesów dynamicznych w czasie ciągłym i dyskretnym, analiza modeli dynamicznych, przekształcanie modeli, symulacja. (2 godz.)
  4. Regulacja 2: projektowanie i symulacja klasycznych algorytmów regulacji opartych na strukturze PID. (1 godz.)
  5. Regulacja 3: projektowanie i symulacja algorytmów regulacji w przestrzeni stanu, estymacja stanu. (2 godz.)
  6. Regulacja 4: projektowanie i symulacja zaawansowanych algorytmów regulacji predykcyjnej, regulacja wielowymiarowa, regulacja nieliniowa. (3 godz.)
  7. Systemy Internetu Rzeczy (IoT): wprowadzenie do systemów IoT i wszechobecnych obliczeń (ang. ubiquitous computing), mobilne sieci ad hoc (MANET), bezprzewodowe sieci sensorowe (WSN) (2 godz.)
  8. Sieci WSN jako przykład systemu IoT: sprzęt i oprogramowanie: systemy operacyjne i symulatory. Prezentacja platformy dydaktycznej – przykładowe urządzenia pomiarowe do wykorzystania w ćwiczeniach i laboratoriach (2 godz.)
  9. Komunikacja w sieciach WSN: technologie komunikacyjne, modele propagacji radiowej, wybrane protokoły komunikacyjne i algorytmy routingu (2 godz.)
  10. Bezpieczeństwo systemów IoT: podatności i możliwe wektory ataku, metody detekcji (1 godz.)
  11. Zastosowanie blockchain w systemach IoT: technologia blockchain, jej zastosowanie w aplikacjach IoT (system rozliczeń, cyberbezpieczeństwo) (1 godz.)
  12. Robotyka mobilna 1: autonomiczna nawigacja robotów mobilnych, tryby lokomocji, kinematyka robotów kołowych, więzy ruchu: holonomiczne i nieholonomiczne. (2 godz.)
  13. Robotyka mobilna 2: budowa mapy środowiska: mapy metryczne (siatki zajętości, mapy kosztów), mapy topologiczne i mapy semantyczne (2 godz.)
  14. Robotyka mobilna 3: metody lokalizacji robota: lokalizacja względna (odometria wizyjno-inercyjna) i bezwzględna (latarnie, znaczniki). (2 godz.)
  15. Robotyka mobilna 4: metody planowania ruchu robotów mobilnych, uczenie się robotów – przykłady. (2 godz.)
  16. Podsumowanie. (2 godz.)



Treść ćwiczeń

  1. Programowanie robotów z wykorzystaniem środowiska Robot Operating System. (1 godz.)
  2. Modelowanie i symulacja robota mobilnego. (2 godz.)
  3. Projektowanie i symulacja klasycznych algorytmów regulacji opartych na strukturze PID. (1 godz.)
  4. Projektowanie i symulacja algorytmów regulacji w przestrzeni stanu, estymacja stanu. (2 godz.)
  5. Projektowanie i symulacja zaawansowanych algorytmów regulacji predykcyjnej, regulacja wielowymiarowa. (1 godz.)
  6. Prosty system monitorujący poziom oświetlenia – stacjonarne czujniki zlokalizowane w zasięgu stacji bazowej. Pomiary przesyłane do stacji bazowej. (1 godz.)
  7. System pomiaru temperatury w otoczeniu – realizacja transmisji z wykorzystaniem węzłów pośredniczących. Pomiary przesyłane do stacji bazowej. (1 godz.)
  8. Algorytm odometrii wizyjno-inercyjnej – dobór parametrów i uruchomienie. (1 godz.)
  9. Algorytmy budowy mapy siatek zajętości i kosztów – dobór parametrów i uruchomienie. (1 godz.)
  10. Algorytmy planowania ścieżek ruchu – dobór parametrów i uruchomienie. (1 godz.)
  11. Metody rozpoznawania i wyszukiwania obiektów w obrazie. (2 godz.)
  12. Przykładowe zadanie nawigacji autonomicznej dla robota mobilnego. (1 godz.)



Zakres laboratorium

  1. Projektowanie i weryfikacja sprzętowa algorytmów regulacji robota.
  2. Implementacja bezprzewodowej sieci sensorowej zbierającej pomiary z większego obszaru – pomiary zbierane i prezentowane na urządzeniu mobilnym.
  3. Implementacja systemu sterowania oświetleniem przy wykorzystaniu pomiarów z stacjonarnych czujników. System lokalizacji węzłów sieci sensorowej (prosta trilateracja).
  4. System monitorowania środowiska wykorzystujący bezprzewodową siec sensorową i roboty mobilne.
  5. Implementacja systemu autonomicznej nawigacji robota mobilnego – lokalizacja (odometria wizyjno-inercyjna), budowa mapy (siatki zajętości, mapa kosztów) i planowanie ruchu.
  6. Implementacja i uruchomienie wizyjnego systemu rozpoznawania obiektów. Implementacja i uruchomienie przykładowego zadania nawigacji autonomicznej oraz poszukiwania obiektów przez robota mobilnego.
Literatura:

  1. R.C. Dorf, R.H. Bishop: Modern control systems. Addison-Wesley, Reading, 1995.
  2. G.F. Franklin, J.D. Powell, and A. Emami-Naeini: Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2005.
  3. K. Ogata: Modern Control Engineering, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2010.
  4. P. Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych: struktury i algorytmy. Exit, Warszawa, 2016.
  5. R. Siegwart, I.R. Nourbakhsh, D. Scaramuzza: Introduction to Autonomous Mobile Robots, The MIT Press, 2nd ed., 2011.
  6. S. Russell, P. Norvig: Artificial Intelligence: A Modern Approach, Pearson, 3rd ed., 2009.
  7. Springer Handbook of Robotics, eds: B. Siciliano, O. Khatib. Springer. 2nd ed. 2016.
  8. Robot Operating System, http://www.ros.org/.
  9. I.F. Akyildiz, M.C. Vuran, Wireless Sensor Networks, John Wiley & Sons, 2010.
  10. R. Verdone, D. Dardari, G. Mazzini, A. Conti, Wireless Sensor Networks and Actuator Networks. Technologies, Analysis and Design, Elsevier, 2008.
Metody i kryteria oceniania:

Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez:

  • ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań laboratoryjnych – ocenę sprawozdań z realizacji zadań,
  • ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na egzaminie pisemnym o charakterze problemowym (na egzaminie student może korzystać z tylko własnoręcznie przygotowanych notatek) oraz – w przypadkach szczególnych – na egzaminie ustnym.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. letni" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.