Tantárgy » BMEVIIIMA12
Autonóm robotok és járművek
Autonomous Robots and Vehicles
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Autonóm robotok és járművek
Autonomous Robots and Vehicles
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIIIMA12 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Kiss Bálint
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
kiss.balint@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Irányítástechnika és Informatika Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | http://www.iit.bme.hu | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
1. Mechatronikai alapfogalmak (1 hét)
Irányított mechanizmus, pálya, feladat, végeffektor. Az irányítási hierarchia szintjei, PTP és CP irányítás, koordinált mozgás. Belső és külső érzékelők. Embernélküli földi, légi és vízi robotok és járművek (UGV, UAV, UMV).
2. Autonóm rendszerek navigációs módszerei (2 hét).
Orientáció jellemzése navigációs rendszerekben: elemi forgatások, Rodrigues-képlet, Euler- és RPY-szögek, homogén transzformáció. Járművek (autók, repülők, hajók) navigációjának hasonlósága. Navigációs rendszerek érzékelői: Differenciális GPS, 3D gyorsulásérzékelő és giroszkóp, állapotbecslés.
3. Mechatronikai rendszerek dinamikus modelljei (2 hét)
Kinetikus és potenciális energia, inerciamátrix. Lagrange és Newton-Euler egyenletek. A dinamikus modell rekurzív és szimbolikus számítása.
4. Robotkarok geometriai és kinematikai modellje (1 hét)
Denavit-Hartenberg alak. Robot transzformációs gráf. Direkt geometriai és inverz geometriai feladat megoldási módszerei. Differenciális mozgás. Parciális sebesség és szögsebesség, Jacobi-mátrix. Pozíció, sebesség és gyorsulás algoritmus. Redundáns robotok mozgástervezése.
5. Robotkarok irányítása (2 hét)
Szabad mozgás irányításása: decentralizált kaszkád csuklóhajtások, a kiszámított nyomaték módszere. Statikus erő és nyomaték transzformálása. Hibrid pozíció és erő irányítás.
6. Robotprogramozási nyelvek és valós idejű implementációk (1 hét)
Robotprogramozási nyelvek felépítése; strukturált, feladatorientált, modell alapú, kooperatív nyelvek, osztott rendszerek. Pályatervezés csuklóváltozóban és térben, mozgásutasítások megvalósítása. Valósidejű operációs rendszerek gyors irányításokhoz.
7. Robotprogramozási és robotirányítási rendszerek (1 hét)
Robotcellák kialakítása, robotirányító szoftverrendszerek, robotok szimulációja virtuális környezetben, esettanulmányok.
8. Mobilis robotok pályatervezése és irányítása (2 hét)
Mobilis robotok kinematikai modellje, referencia robot, irányítás állapot-visszacsatolással. Időoptimális pályatervezési algoritmusok (Reeds-Shepp, Dubins, differenciálhajtású robotok), környezet feltérképezése, intelligens akadályelkerülési stratégiák (potenciál-tér módszerek, viselkedésalapú stratégiák)
9. Intelligens aktuátorok és alkalmazsuk járművek irányításában (2 hét)
A járműirányítás intelligens beavatkozó egységei: Felfüggesztési rendszerek, kormányrendszerek, fékrendszerek és integrált irányításuk. Az intelligencia növelésének irányzatai az autonóm működéshez.
A tárgy célja, hogy összefoglalja az robotizált és autonóm rendszerek modellezésének, irányításának és intelligens rendszertechnikai megvalósításának elméleti és gyakorlati alapjait. A tárgy szemléletbeli és rendszertechnikai alapokat nyújt ilyen rendszerek üzemeltetői és fejlesztői számára. Bemutatja a robotizált gyártórendszerek felépítését, a legelterjedtebb robot struktúrákat, a robotok programozásának tipikus lépéseit, a navigáció és modellalkotás elméleti alapjait és eszközeit, a pályatervezés módszereit. Megismertet az ipari és mobilis robotokban elterjedt pályatervezési és irányítási módszerekkel illetve az irányítások valósidejű aspektusaival. Bemutatja a mobilis és lábon járó robotok kooperációjának elveit és alkalmazási lehetőségeit, valamint az autonóm földi, légi és űrbeli járművek főbb irányítási problémáit.
A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgató megismeri a robot és járműrendszerek rendszermodellezési kérdéseit és megoldásait, a robotikában és járműiparban fellépő pályatervezési, irányítási, navigációs, problémákat és a problémák megoldására kidolgozott módszerek alapjait.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
A tárgy heti 2 óra előadásból és heti 1 óra gyakorlatból áll. A gyakorlatokon alkalmazások bemutatása, számpéldák megoldása és esettanulmányok ismertetése történik a tananyaghoz kapcsolódó kompetenciaterületeken.
Tanulástámogató anyagok
Online források
Lantos: Robotok irányítása. Akadémiai Kiadó, 3. kiadás, 2002, ISBN 963 05 7944 8; Lantos: Irányítási rendszerek elmélete és tervezése II. Korszerű szabályozási rendszerek. Akadémiai Kiadó, 2003. ISBN 96305 7922 7; Lantos-Kiss-Harmati: Autonóm robotok és járművek segédlet (elektronikusan)
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Matematika, Fizika, Informatika, Szabályozástechnika
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Matematika, Fizika, Informatika, Szabályozástechnika
Általános szabályok
Követelmények:
a. A szorgalmi időszakban: Egy sikeres nagy zárthelyi megírása. A nagy zárthelyi osztályzata 20%-ban beszámít a vizsgajegybe. Az aláírás megszerzésének feltétele: a nagy zárthelyi osztályzata legalább 2 (elégséges)
b. A vizsgaidőszakban: A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte. A vizsga írásbeli, amely elméleti kérdésekből és feladatokból áll.
c. Elővizsga: nincs
Pótlási lehetőségek:
A nagy zárthelyi pótlására a szorgalmi időszakban egy lehetőséget biztosítunk, továbbá pótolása még egy alkalommal megkísérelhető a pótlási időszakban is.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Nincs megadva.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.