EL405: Autonome Systeme und mobile Roboter

Modulbezeichnung	Autonome Systeme und mobile Roboter
Modulkürzel	EL405
Modulniveau	Master
Verwendung des Moduls	Wahlmodul für Vertiefung EM, AT, AS
Leistungspunkte	5 ECTS
Präsenzzeit	3 SWS
Studienbelastung	150 h = 45 h Präsenz + 105 h Selbststudium
Studiensemester	1. oder 2. Semester
Häufigkeit	i.d.R. jährlich, im Winter
Dauer	ein Semester
Geplante Gruppengröße	max. 36
Sprache	deutsch (englische Unterlagen)
Modulverantwortung	Prof. Dr. Alfred Schöttl
Lehrende	Prof. Dr. Alfred Schöttl
Lehrformen	Seminaristischer Unterricht mit Übung/Praktikum
Medien	Tafel, Flipchart, Beamer, E-Learning
Prüfungsform	Modularbeit (50%) und schriftliche Prüfung 45 min (50%), oder mündliche Prüfung (100%)

Angestrebte Lernergebnisse

Fachkompetenz

Die Studierenden kennen und verstehen den mechanischen und elektrischen Aufbau eines Robotiksystems und können die Aktuatorik mathematisch beschreiben. Sie kennen die Grundzüge der Kinematik und inversen Kinematik von Manipulatoren und von mobilen Plattformen. Sie können Methoden zur Lokalisation (d.h. der Bestimmung der eigenen Position) und Kartenerstellung unter Verwendung typischer Sensorik wie Laserscanner und 3D-Kameras anwenden und grundlegend programmieren. Sie kennen Verfahren zur Pfadplanung für Manipulatoren und mobilen Plattformen auf den erstellten Karten und können eigene Pfadplanungen realisieren. Sie können ein gängiges Robotik-Framework (ROS) grundlegend bedienen und programmieren.

Methodenkompetenz

Die Studierenden können technische Sachverhalte in ein mathematisches System abstrahieren und dieses bearbeiten. Sie können Algorithmen beschreiben und bei Bedarf modifizieren. Sie können mathematisch-algorithmische Beschreibungen implementieren bzw. vorhandene Implementierungen anwenden.

Selbstkompetenz

Die Studierenden werden befähigt, den eigenen Wissensstand einzuschätzen, Lücken zu erkennen und aufzuarbeiten. Sie lernen verschiedene Methoden der Erarbeitung eines neuen Stoffs kennen und sich eigenständig zu organisieren.

Sozialkompetenz

Die Studierenden erlernen, die Fachinhalte in Gruppen zu diskutieren und Wissenslücken gegenseitig zu schließen.

Lehrinhalte

Einführung: Architektur mobiler autonomer Systeme am Beispiel der Servicerobotik.
Kinematik: Aufbau und mathematische Beschreibung von Bewegungen von Manipulatoren und Fahrwerken, inverse Kinematik
Odometrie und Inertialsensorik: Sensorik und einfache Lokalisation
Kartenerstellung und Lokalisation (SLAM): Karten und kombinierte Lokalisation
Pfadplanung: verschiedene Methoden der Pfadplanung und –optimierung
Architektur Robotik-Frameworks: Roboter-Betriebssysteme
Implementierung einfacher Funktionen: Realisation einfacher eigener Funktionen
Programmierung autonomer Systeme: Anwendung an Robotik-Systemen und der Simulation in einer verteilten Umgebung

Empfohlene Voraussetzungen für die Teilnahme

Grundkenntnisse in Python

Literatur

Steven M. LaValle: Planning Algorithms Cambridge University Press, 2006.
Sebastian Thrun,Wolfram Burgard, Dieter Fox: Probabilistic Robotics, MIT Press, 2005.
Roland Siegwart ,Illah R. Nourbakhsh, Davide Scaramuzza: Introduction to Autonomous Mobile Robots. Mit Press 2011.
www.ROS.org