Základy stavby
a programování
robotů
Sestav a naprogramuj vlastního autonomního robota
Lenka Mudrich
Team Lead of Underwater Robotics Development
Jacobs
-
Sestavíš model autonomního robota, který se umí koordinovat a pohybovat požadovanou rychlostí, indikovat změny, rozhodovat se a adaptovat na dopravní situace.
-
V kurzu tě čeká online programování robotů, techniky regulace a automatizace, modelování v CAD, programování v MicroPythonu a jak správně integrovat senzory a motory do robota.
-
Registrací na kurz získáš toolkit robota a hlavní programovací jednotku v celkové hodnotě 3 000 CZK.
- Rezervuj si místo
O KURZU
- Timeline
PŘIPRAVUJEME
- Čeká tě
20 LEKCÍ
- Formát
ŽIVĚ ONLINE
lektor
Lenka Mudrich
Team Lead of Underwater Robotics Development v Jacobs
-
Pracuje jako vedoucí týmu pro vývoj podvodních robotů v mezinárodní firmě Jacobs a zaměřuje se na systémovou architekturu a technickou podporu týmu.
-
Pracovala pro firmu Dyson a českou firmu Datavision, kde se specializovala na autonomní roboty pro logistiku.
-
Má více než 5 let pracovních zkušeností v oblasti robotiky a obdržela prestižní stipendium Anita Borg od Google.
-
Je aktivní v akademické sféře a pravidelně se účastní jako porotkyně technologických soutěží.
kurz je vhodný pro:
VZDĚLÁNÍ S r_d
Program
-
1. lekce
Co je a není robot?
- Úvod, představení a očekávání
- Oblasti, ve kterých se používají roboti
- Co je a není robot?
- Jak moc je robot chytrý aneb co je to autonomie?
- Robotika vs. umělá inteligence
- Stavební kameny robotiky
- Představení finálového projektu
Praktické cvičení: Instalace programu CAD.
Výstupy z lekce: Znám oblasti lidského života, ve kterých se používá robotika. Vím, co to je autonomie a jaké úrovně se rozeznávají. Umím rozlišit roboty ovládané na dálku od těch autonomních a vím, jak robotika souvisí s AI.
-
2. lekce
Kostra robota a seznámení se s CAD programem
- Typy robotů
- Přehled typů podvozků pro mobilní roboty pohybující se po rovině
- Výhody a nevýhody podvozků
- Možnosti, jak postavit kostru robota
- Výhody a nevýhody koster
- Úvod do modelace CAD
- Modelace základních tvarů
Praktické cvičení: Stavba robota.
Výstupy z lekce: Znám typy podvozků pro mobilní roboty, jejich výhody a nevýhody. Vyznám se v možnostech, jak postavit kostru robota, a vím, co je to CAD a k čemu je dobrý. Umím nakreslit základní tvary v CAD.
-
3. lekce
Kostra a svaly robota
- Jaké nedostatky má stavebnice robota
- Modelování v CAD
- Typy motorů/serv a jak fungují
- Převody
Praktické cvičení: Modelace dalších částí, které by se na robotu mohly vylepšit.
Výstupy z lekce: Umím navrhnout komponentu robota vyrobenou z plexiskla a vyjmenovat druhy motorů a jejich základní principy. Rozumím, jak fungují převody a k čemu se hodí.
-
4. lekce
Úvod do programování
- Úvod do programování
- Úvod do MicroPython
- Robotický Hello world – rozsvícení LED
- Úvod do programů pro správu a zálohování programů – GIT
Praktické cvičení: Rozšíření funkce tak, aby měla druhý parametr. Ověření kontroly všech 4 LED na robotovi.
Výstupy z lekce: Rozumím základním termínům z programování, jako je funkce, parametr, proměnná, a umím napsat jednoduchý kód v Micropython. Rozumím, proč je nástroj jako Git užitečný pro správu kódu, a umím nahrát kód na GitHub.
-
5. lekce
Učíme se jezdit
- Princip LED
- Regulace PWM
- Regulace jasu LED
- Opakování motorů
- Točíme motorem
- Funkce pro regulaci rychlosti motoru
Praktické cvičení: Rozšíření funkce tak, aby se dalo točit motorem v obou směrech a aby obsahovala vstupní parametr.
Výstupy z lekce: Rozumím principu LED a chápu, co to je regulace PWM a k čemu je dobrá. Umím naprogramovat motor tak, aby se hýbal požadovanou rychlostí.
-
6. lekce
Typy pohybu a kinematika diferenciálního podvozku
- Nastavení rychlosti
- Senzor: měření otáček
- Použití senzoru: tachometr
- Implementace metody na výpočet, kolik kolo ujelo
- Implementace metody na popojetí o určitou vzdálenost
- Víme, kolik ujela kola, ale kolik ujel robot?
- Kinematika diferenciálního podvozku
Praktické cvičení: Implementace funkce na výpočet základní polohy robota a vyzkoušení pohybu.
Výstupy z lekce: Znám senzory pro měření otáček kola a rozumím principu měření otáček. Umím naprogramovat funkci tachometru a rozumím kinematice diferenciálního podvozku.
-
7. lekce
Pokročilá kinematika
- Kinematika podvozku se 4 statickými koly
- Demonstrace pohybu
- Kinematika podvozku auta
- Kinematika typu tank
- Přehled: výhody a nevýhody
Praktické cvičení: Implementace metody na výpočet: o kolik se musí kola otočit, aby robot vykonal požadovaný pohyb.
Výstupy z lekce: Umím naprogramovat inverzní kinematiku a rozumím kinematice pro další typu podvozků. Chápu, proč se používají převážně roboti s diferenciálním podvozkem.
-
8. lekce
Prvopočátky inteligence
- Co se stane, když nastane tření
- Zpětná vazba: využití informace ze senzoru
- Základy regulace: P regulátor
- Implementace P regulátoru
- Jak vybrat vhodné parametery
Praktické cvičení: Výběr vhodného P parametru a odůvodnění volby.
Výstupy z lekce: Rozumím, co je to zpětná vazba a k čemu je dobrá. Chápu termín P regulace a umím naprogramovat P regulátor.
-
9. lekce
Chytrý tempomat a detekce překážek
- Typy senzorů pro detekci překážek: dotykový, senzor otáček, ultrazvukový, infračervený, radar, laser, kamera
- Detekce překážky a zastavení
- Chytrý tempomat: regulátor P
- Když P regulátor nestačí: PID regulace
- Výběr vhodných parametrů I a D
Praktické cvičení: Úprava kódu tak, aby robot sledoval překážku rychle, ale bez zákmitů.
Výstupy z lekce: Znám typy senzorů vhodné pro detekci překážek a rozumím principu senzorů. Chápu, proč je potřeba PID regulátor, a umím vybrat vhodné PID parametry.
-
10. lekce
Základní algoritmy navigace Ⅰ
- Typy navigace: lokální a globální
- Lokální navigace: základní algoritmy
- Carrot-chasing
- Bug algoritmus
- Jak funguje servo
- Jak řídit servo (PWM)
- Metoda, jak otočit servem o požadovaný úhel
Praktické cvičení: Využití funkce a programování „bug“ algoritmu.
Výstupy z lekce: Rozumím základním algoritmům navigace a umím je naprogramovat. Chápu, jak funguje servo a umím naprogramovat PWM regulaci.
-
11. lekce
Základní algoritmy plánování cesty
- Sledování cesty (= jízda po čáře)
- Voronoi diagramy
- Grafy viditelnosti
- Trapezoidal decomposition
Výstupy z lekce: Rozumím základním algoritmům plánování cest a umím naprogramovat voronoi diagram algoritmus.
-
12. lekce
Vnímání: jízda po čáře
- Typy senzorů pro jízdu po čáře: světelný, magnetický, kamera, dotykový
- P regulátor pro jízdu po čáře
- Kombinace jízdy po čáře s detekcí překážky
Praktické cvičení: Úprava kódu tak, aby robot jel po černé čáře rychle, ale stabilně.
Výstupy z lekce: Znám senzory pro detekci čáry a vím, v jakých aplikacích je vhodné využít sledování čáry. Umím naprogramovat PID regulátor vhodný k jízdě po čáře a komplexnější chování, které kombinuje několik funkcí.
-
13. lekce
Vnímání: jízda po mřížce
- Rozšíření kódu z předchozí hodiny
- Využití všech 3 senzorů čáry na podvozku
- Metoda detekuj křižovatku
- Metoda zatoč
- Indikace na křižovatce
- Princip LED
- PWM regulace pro kontrolu jasu LED
- Metoda indukuj
Praktické cvičení: Kombinace metod, aby robot indikoval, když bude zatáčet.
Výstupy z lekce: Umím naprogramovat detekci křižovatek a rozumím principu LED. Umím naprogramovat přesný pohyb s využitím zpětné vazby.
-
14. lekce
Základní algoritmy navigace Ⅱ a plánování cesty Ⅱ
- Navigace: algoritmus potenciálního pole
- Programování algoritmu
- Plánování cesty: diskretizace prostoru a occupancy grid
Praktické cvičení: Kombinace příkladu s kódem tak, aby robot přeplánoval, pokud narazí na překážku.
Výstupy z lekce: Rozumím algoritmu potenciálního pole a umím ho naprogramovat. Chápu, kdy se hodí využít plánování cesty na diskretizovaném prostoru.
-
15. lekce
Relativní lokalizace na mřížce
- Typy lokalizace: relativní a absolutní
- Senzory pro lokalizaci: odometrie, laser, kamera, GPS, …
- Princip relativní lokalizace
- Relativní lokalizace na mřížce: y, y
Praktické cvičení: Rozšíření programu z hodiny, aby se počítal i aktuální úhel robota.
Výstupy z lekce: Znám senzory pro lokalizaci a jejich principy. Rozumím rozdílu mezi relativní a absolutní lokalizací a umím naprogramovat relativní lokalizaci.
-
16. lekce
Relativní lokalizace v obecném prostoru
- Zobecnění principu relativní lokalizace
- Odometrie
- Problémy odometrie
Praktické cvičení: Návrh přidání nezávislé odometrie na robota.
Výstupy z lekce: Rozumím odometrii a umím ji naprogramovat. Chápu, jak minimalizovat problémy odometrie.
-
17. lekce
Stavové automaty a behaviour trees
- Stavové automaty: co to je a kdy se hodí
- Programování stavového automatu
- Behaviour trees: co to je a kdy se hodí
- Programování behaviour trees
- Zadání projektu
Výstupy z lekce: Chápu, co to je stavový automat a behaviour tree, a rozumím jejich výhodám a nevýhodám. Umím naprogramovat stavový automat.
-
18. lekce
Komunikace a napájení
- Napájení: baterky, rozvody, na co si dát pozor
- Typy sběrnic: USB, sériový port, I2C, ethernet, CAN
- Komunikace
- Distribuované systémy
Výstupy z lekce: Chápu základní typy baterií a rozumím vlivu elektromagnetického pole. Znám základní protokoly pro komunikaci a vím, jak se liší komunikace v distribuovaných systémech od těch centralizovaných.
-
19. lekce
Robotika v průmyslu
- Jak začít stavět robota
- V-model systémového inženýrství
- Krok 1 systémového inženýrství
- Standardy, ISO a opakovatelnost
Výstupy z lekce: Chápu, proč je potřeba správně zmapovat požadavky zákazníka, a znám metody, jak zdokumentovat požadavky. Rozumím development cyklu.
-
20. lekce
A jak dál?
- Přehled elektronických komponent
- Arduino, Teensy, Raspberry Pi
- Přehled programování
- ROS2, OpenCV
- Přehled mechaniky
- 3D tisk
Výstupy z lekce:Vím, jak mohu své schopnosti uplatnit a dále rozvíjet.
ZÍSKEJ VÍCE INFORMACÍ O KURZU ZÁKLADY STAVBY A PROGRAMOVÁNÍ ROBOTŮ
Vyplň registrační formulář a připoj se k nám! Náš r_d tým se s tebou spojí co nejdříve, abys získal*a všechny potřebné detaily o obsahu kurzu Základy stavby a programování robotů a jeho ceně.