64-450 Vorlesung Introduction to Robotics

Lehrende: Prof. Dr. Jianwei Zhang; Shuang Li

Veranstaltungsart: Vorlesung

Anzeige im Stundenplan: Robotics-VL

Semesterwochenstunden: 2

Unterrichtssprache: Englisch

Min. | Max. Teilnehmerzahl: - | 32

Weitere Informationen:
Mit der Anmeldung zur Übung erfolgt gleichzeitig die Anmeldung zur Vorlesung

Kommentare/ Inhalte:
Die Vorlesung behandelt die Grundlagen und einige der wichtigsten Konzepte der Robotik. Das Ziel der Vorlesung ist die Beschreibung von komplexen dynamischen Robotersystemen. Dazu wird zunächst die Beschreibung der physischen, kinematischen und dynamischen Eigenschaften von Robotern untersucht. Dies beinhaltet die notwendigen Transformationsbeschreibungen und Pfadplanung für mobile Roboter sowie Manipulatoren. Des weiteren werden in der Vorlesung die Grundkonzepte der Roboterprogrammierung und die Kontrollarchitekturen vorgestellt und die anschließende Vorlesung Angewandte Sensorik für Intelligente Roboter / Intelligente Roboter vorbereitet.

Themen der Vorlesung sind:

• Grundlagen: Klassifizierung, Koordinatensysteme, homogene Transformationen
  
• Kinematik: Roboterbeschreibung (Denavit-Hartenberg Konvention), Frame-Transformation, praktische Beispiele
  
• Inverse Kinematik von Manipulatoren
  
• Differentielle Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung
  
• Bahnplanung und Trajektoriengenerierung: Kollisionserkennung und -vermeidung
  
• Dynamik: Kraft-Moment Eigenschaften von Manipulatoren
  
• Steuerungssysteme für Roboter
  
• Aufgabenbezogene Programmierung für Trajektoriengenerierung und Bahnplanung
  
• Architekturen von Sensor-basierten intelligenten Systemen
  

Lernziel:
Die Studenten erhalten einen Überblick über die Anforderungen von komplexen Robotersystemen. Das grundlegende Wissen der Robotik soll vermittelt werden.

Dazu werden Inhalte aus Mechanik, Dynamik, Sensorik, Steuerung, Programmierung und Künstlicher Intelligenz verknüpft um ein reales Robotersystem zu verstehen und zu benutzen. Den Studenten soll es ermöglicht werden komplexe Robotersysteme zu beschreiben und zu programmieren (z.B. im Master-Projekt 'Intelligente Roboter')

Vorgehen:
Das Modul ist für Master- und Diplomstudenten vorgesehen. Es besteht aus Vorlesung (64-450), Übung (64-451) und praktischer Übung (64-452). Die praktische Übung wird dynamisch in den Übungsbetrieb integriert.

Literatur:

1. R. P. Paul, Robot Manipulators: Mathematics, Programming and Control, MIT Press, 1986
   
2. K.-S. Fu, C. S. G. Lee, R. Gonzalez, Robotics: Control, Sensing, Vision and Intelligence, McGraw-Hill Education, 1987
   
3. John J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control, 3rd ed., Prentice Hall, 2005
   
4. M. W. Spong, S. Hutchinson, M. Vidyasagar, Robot Modeling and Control, John Wiley & Sons, 2006
   

Zusätzliche Hinweise zu Prüfungen:
Die erfolgreiche Teilnahme an den Übungen und praktischen Übungen ist Voraussetzung für den Modulabschluss.

Die mündlichen Prüfungstermine werden im letzten Drittel der Vorlesung direkt vereinbart.