Avtonomni mobilni sistemiLego Mindstorms

Visokošolski učitelji: Logar Vito
Število kreditnih točk: 4

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:
Ni posebnih pogojev.

Vsebina:

V zadnjih nekaj letih na veljavi pridobivajo avtonomni mobilni sistemi, ki do določene mere izkazujejo lastno inteligenco in sposobnost odločanja v znanih ali neznanih okoljih. Pojem avtonomni mobilni sistemi označuje sistem, ki ima zmožnost premikanja (vožnja, letenje, hoja itd.) in je pri tem povsem neodvisen od posredovanja človeka. Avtonomnost mu pri tem zagotavlja vgrajena programska inteligenca, ki poskuša v največji možni meri zajeti vse možne scenarije dogajanja, s katerimi se lahko sistem v realnosti sooči. Prav inteligenca predstavlja bistveni del avtonomnega mobilnega sistema, saj bo sistem zmožen določene inteligentne avtonomije le v meri kot mu to dovoljuje vgrajena inteligenca. Predmet »Avtonomni mobilni sistemi Lego Mindstorms« temelji na uporabi kompletov Lego Mindstorms EV3, z namenom spoznavanja področja mobilnih sistemov ter pristopov k načrtovanju in izvedbi vodenja le-teh. Na ta način pridobljena dodatna praktična znanja so uporabna ne samo na področju razvoja avtonomnih mobilnih sistemov, temveč tudi pri načrtovanju, optimiranju in vodenju ostalih inteligentnih sistemov, saj so mnogi pristopi na tem področju podobni in uporabni za različna področja. Spoznavanje področja avtonomnih mobilnih sistemov je v konkretnem osnovano na sledečemu konceptu:

• študent dobi določeno projektno nalogo,
• za potrebe izdelave naloge je študentu dostopen tudi komplet Lego Mindstorms EV3,
• študent sestavi mobilni sistem, ki bo konstrukcijsko zmožen opraviti določeno nalogo,
• študent zasnuje, razvije in sprogramira celoten algoritem vodenja in pripadajočo inteligenco sistema,
• sledi preizkušanje in morebitno popravljanje razvitega sistema,
• na koncu se vsak študent udeleži tekmovanja, s čimer se še rezultatsko ovrednoti kvaliteta izvedenega dela.

Cilji in kompetence:

Predmet skuša predstaviti področje avtonomnih mobilnih sistemov na enostaven, študentu prijazen ter zabaven način in ne zahteva specifičnega predznanja s področja mobilnih sistemov. Vsebina predmeta, ki je usmerjena izrazito praktično, študentom omogoča vpogled in pridobitev osnovnih znanj s področja mobilne senzorike, kinematike, algoritmov vodenja avtonomnih mobilnih sistemov, lokalizacije ter algoritmov odločanja avtonomnih mobilnih sistemov z uporabo kompletov Lego Mindstorms. Znanja, ki jih študent pridobi so uporabna na različnih področjih mobilnih sistemov, saj so načrtovalski pristopi in vodenje takšnih sistemov relativno neodvisni od uporabljene mobilne platforme. Predznanje s področja mobilnih sistemov ni potrebno, saj študentje postopoma osvojijo in nadgrajujejo vsa potrebna znanja za uspešno delovanje in inteligentno odločanje takšnih sistemov.

Predvideni študijski rezultati:

Znanje in razumevanje:

• osnove mobilnih sistemov,
• kinematika in odometrija,
• mobilna senzorika,
• algoritmi vodenja kolesnih avtonomnih mobilnih sistemov,
• lokalizacija sistema v znanem okolju,
• planiranje optimalnih trajektorij,
• inteligentno odločanje z namenom doseganja cilja,
• optimizacija vodenja avtonomnih mobilnih sistemov.

Metode dela:

• samostojno projektno delo po navodilih predavatelja,
• programiranje sistemov v priloženem programskem okolju (brez predznanja programiranja) ali v okolju RobotC (naprednejše znanje programiranja),
• testiranje zgrajenih sistemov na poligonu,
• delo študentov v skupinah po 2 – 3,
• redne konzultacije,
• izdelava končnega poročila,
• udeležba na študentskem tekmovanju.

Gradiva

1. G. Klančar – Avtonomni mobilni sistemi, Založba FE, 2014

Študiji na katerih se predmet izvaja

• 0 letnik – stopnja – Obštudijska dejavnost