Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

I. Az előadások részletes tematikája:

1. Robotirányítási alapismeretek
A robot, mint komplex irányítandó folyamat. Robotkarok típusai. Mobil robotok osztályozása.

2. Robotmanipulátorok geometriája
Direkt és inverz geometriai feladat. Lineáris transzformációk. Koordináta-transzformáció. Az orientáció jellemzése Euler-szögekkel és kvaterniókkal. Merev testek relatív helyzetének jellemzése homogén koordinátákkal. Merev, nyílt láncú elágazás nélküli robotkar leírása, Denavit-Hartenberg-alak.

3. Robotmanipulátorok kinematikája, dinamikája és irányítási módszerei
Robotkarok differenciális mozgása, a robot Jacobi-mátrixa. Direkt és inverz kinematikai feladat. Statikus erők és nyomatékok transzformálása. Robotkarok dinamikai modelljének rövid áttekintése. Robotirányítási módszerek összefoglalása: Decentralizált szervóhajtások, kiszámított nyomaték (nemlineáris szétcsatolás) módszere, hibrid pozíció- és erőirányítás.

4. Robotmanipulátorok belső érzékelői
Csuklópozíció és csuklósebesség-érzékelés. Inkrementális adók, abszolút szöghelyzet adók, rezolverek. Az érzékelők illesztése mikrokontrollerekhez, pozíció- és sebességszámítás.

5. Robotmanipulátorok beavatkozói és szabályozása 1.
Szabályozók és programozásuk. Alapfogalmak, a szabályozók típusai és kiválasztása. Nemlinearitások: kotyogás, érzéketlenségi sáv, telítődés. Az elintegrálódás és kiküszöbölése. Az egyenáramú szervomotor szabályozási modellje.

6. Robotmanipulátorok beavatkozói és szabályozása 2.
Állandómágneses szinkronmotorok (PMSM) felépítése és modellezése. A mezőorientált szabályozás alapjai. Digitális szabályozó algoritmusok implementációja.

7. Robotmanipulátorok architektúrája és programozása 1.
A KUKA KR Agilus robotcsalád architektúrája, felépítése, tulajdonságai, programozásának alapjai (KRL nyelvi elemek).

8. Robotmanipulátorok architektúrája és programozása 2.
A Mitsubishi MELFA ipari robotcsalád architektúrája és programozása. A MELFA robot szimulátora.

9. Mozgástervezés 1.
Mozgástervezési módszerek alapjai. Diszkrét mozgástervezés: szélességi és mélységi keresés, Dijkstra-algoritmus, A* algoritmus.

10. Mozgástervezés 2.
A konfigurációs tér. Ütközésmentes globális pályatervezés folytonos térben: láthatósági gráf, celladekompozíció, PRM, RRT, RRT* módszerek.

11. Mobil robotok lokalizációja 1.
Abszolút és relatív helymeghatározási módszerek. Odometria: inkrementális adók használata, kalibráció. Inerciális szenzorok, lidar szenzorok működési elve, alkalmazásuk a helymeghatározásban.

12. Mobil robotok lokalizációja 2.
Globális műholdas navigációs rendszerek (GNSS): Működő rendszerek és főbb jellemzőik, a helymeghatározás elve. Pontosság és annak növelési lehetőségei. GPS, DGPS, RTK GPS.

13. Mobil robotok akadályelkerülése
Virtuális erőtér (VFF), vektormező hisztogram (VFH) és dinamikus ablak (DWA) módszerek. Mobil robotok hierarchikus navigációs rendszerének felépítése.

II. A gyakorlatok részletes tematikája:

A gyakorlatokon példák és esettanulmányok formájában kerül elmélyítésre az előadásokon elhangzott elméleti tananyag.

1.    RobonAUT autonóm robotverseny feladatkiírása.

2.    Direkt és inverz geometriai feladat számítása KUKA KR Agilus robotkar esetén.

3.    Inkrementális adók alkalmazása pozíció- és sebességszámításra.

4.    KUKA KR Agilus robotkar programozási példák.

5.    Robot Operating System (ROS) általános tulajdonságai és alkalmazása robotikai feladatokban.

6.    MoveIT keretrendszer alkalmazása robotkarok mozgástervezéséhez.

7.    Helymeghatározási és navigációs példák mobil robotok esetén. A ROS Navigation Stack bemutatása

Szorgalmi időszakban:

Az ismeretek átfogó és részletes áttekintését a szorgalmi időszak alatt egy alkalommal nagyzárthelyivel mérjük. Az aláírás megszerzésének feltétele a zárthelyi elfogadható (legalább elégséges szintű, azaz minimum 45%-os) megoldása. A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte.

Vizsgaidőszakban:

A vizsga írásbeli. A kreditpont megszerzésének feltétele: legalább elégséges vizsgaosztályzat elérése.
A tárgyból szerzett érdemjegy 30%-ban a zárthelyin, 70%-ban a vizsgán elért eredményből (pontszámból) kerül meghatározásra.

A zárthelyihez a TVSz előírásai szerint a szorgalmi időszakban 1 pótlási lehetőséget biztosítunk. Második pótlás lehetősége csak indokolt esetben, egyéni egyeztetést követően biztosítható.

A vizsgák a TVSz előírásai szerint pótolhatók.

• Tevesz G., Kiss D., Oláh I., Bézi I.: Robotirányítás rendszertechnikája (Elektronikus jegyzet). BME AUT, 2023.
• Tevesz G., Szabó Z.: Mikrokontroller alapú rendszerek (Elektronikus jegyzet). BME AUT, 2022.
• J. Borenstein - H.R. Everett - L. Feng: "Where Am I?" Sensors and Methods for Mobile Robot Positioning. The University of Michigan, 1996.
• Bruno Siciliano; Oussama Khatib (Eds.), Springer Handbook of Robotics. Springer Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-23957-4
• S.M. LaValle, Planning Algorithms. Cambridge University Press, 2006. Online változat: http://lavalle.pl/planning/