МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Современные концепции построения автономных роботов

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра вычислительной техники и электроники
Направление подготовки09.04.01. Информатика и вычислительная техника
ПрофильНейроинформационные технологии и робототехнические системы
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план09_04_01_НТиРС-1-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 42
самостоятельная работа 75
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 15
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 6 6 6 6
Лабораторные 36 36 36 36
Сам. работа 75 75 75 75
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
Белозерских Василий ;старший преподаватель, Белозерских В.В.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Современные концепции построения автономных роботов

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 09.04.01 Информатика и вычислительная техника (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 19.09.2017г. №918)

составлена на основании учебного плана:
09.04.01 Информатика и вычислительная техника
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра вычислительной техники и электроники

Протокол от 26.06.2019 г. № 69/18-19
Срок действия программы: 2020-2022 уч. г.

Заведующий кафедрой
к.ф.-м.н., Пашнев Владимир Валентинович, доц., зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра вычислительной техники и электроники

Протокол от 26.06.2019 г. № 69/18-19
Заведующий кафедрой к.ф.-м.н., Пашнев Владимир Валентинович, доц., зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию, разработке и программированию автономных роботов для решения широкого спектра задач в различных областях науки, ВПК, производства. быта и т.д. Ознакомление студентов с основами сетецинтрических систем, искусственного интеллекта, систем управления и моделирования АР.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.О.02

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-7 Способен адаптировать зарубежные комплексы обработки информации и автоматизированного проектирования к нуждам отечественных предприятий;
ОПК-8 Способен осуществлять эффективное управление разработкой программных средств и проектов;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Об основных тенденциях развития обработки больших данных;
Основы построения и реализации алгоритмов распознавания;
Современные технологии обработки больших данных;
3.2.Уметь:
3.2.1.Применять основные методы и алгоритмы распознавания;
Использовать современные методы и алгоритмы распознавания образов.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.Навыками использования различных средств и комплексов обработки данных, средств построения алгоритмов и распознавания объектов.
Современными методами и средствами обработки данных, новейшими средствами построения алгоритмов и распознавания объектов.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Теоретическое обучение
1.1. Понятие и организация автономных роботов. Основные узлы и системы АР. Архитектура вычислителей АР. Лекции 3 2 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л2.1
1.2. Понятие автономного робота на современном этапе развития науки и техники. Сам. работа 3 10 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л2.1
1.3. Основные сенсоры АР. Подсистема основного и резервного питания АР. Подсистема движетелей АР.Основные алгоритмы управления АР. Обратная связь в управляющей системе АР. Дилемма АР: скорость реакции или низкое энергопотребление?Интерфейсы взаимодействия АР. Помехоустойчивость систем управления и связи. Живучесть. Лекции 3 2 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л2.1
1.4. Перспективы развития автономных роботов в космической сфере. Перспективы и современные тенденции применения АР в ВПК.Использование АР в сетецентрической системе.АР как стимул развития искусственного интеллекта.Применение АР в условиях массового производства: достоинства и недостатки. Сам. работа 3 16 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л2.1
1.5. Искусственный интеллект, как средство обработки потока данных. ИИ, как средство принятия решений. Основные сферы применения АР. Направления развития АР и их систем управления. Лекции 3 2 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л2.1
1.6. Влияние АР на развитие инженерных технологий и ИТ. Сам. работа 3 10 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л2.1
Раздел 2. Лабораторный практикум
2.1. Моделирование поведения автономного робота в программе робосимулятора «Robotis» Лабораторные 3 18 ОПК-7, ОПК-8 Л1.1, Л2.1
2.2. Освоение принципов создания и обучения автономного робота в программе робосимулятора «Robotis». Сам. работа 3 12 ОПК-8 Л1.2, Л1.1, Л2.1
2.3. Моделирование системы машинного зрения и распознавания объектов на примере робототехнического комплекта «Robotis» Лабораторные 3 18 ОПК-7, ОПК-8 Л1.1, Л2.1
2.4. Освоение принципов системы машинного зрения и распознавания объектов на примере робототехнического комплекта «Robotis» Сам. работа 3 27 ОПК-8 Л1.2, Л1.1, Л2.1
2.5. Экзамен Экзамен 3 27 ОПК-7, ОПК-8 Л1.2, Л1.3, Л1.1, Л2.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
1.Понятие и организация автономных роботов.
2.Основные узлы и системы АР.
3.Архитектура вычислителей АР.
4.Основные сенсоры АР.
5.Подсистема основного и резервного питания АР.
6.Подсистема движетелей АР.
7.Основные алгоритмы управления АР.
8.Обратная связь в управляющей системе АР.
9.Дилемма АР: скорость реакции или низкое энергопотребление?
10.Интерфейсы взаимодействия АР.
11.Помехоустойчивость систем управления и связи. Живучесть.
12.Искусственный интеллект, как средство обработки потока данных.
13.ИИ, как средство принятия решений.
14.Основные сферы применения АР.
15.Направления развития АР и их систем управления.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Понятие автономного робота на современном этапе развития науки и техники.
Перспективы развития автономных роботов в космической сфере.
Перспективы и современные тенденции применения АР в ВПК.
Использование АР в сетецентрической системе.
АР как стимул развития искусственного интеллекта.
АР в бытовой сфере: помощник или конкурент?
Применение АР в условиях массового производства: достоинства и недостатки.
Влияние АР на развитие инженерных технологий и ИТ.
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
В приложении

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Сырецкий Г.А. Искусственный интеллект и основы теории интеллектуального управления: лабораторный практикум в 3 частях: практикум Издательство НГТУ, 2016 www.studentlibrary.ru
Л1.2 Егоров О.Д. Конструирование механизмов роботов. Учебник.: учебник Абрис, 2012 www.studentlibrary.ru
Л1.3 Крамаренко Н.В. Алгоритмы управления движениями точки и робота-манипулятора: учебное пособие Издательство НГТУ, 2016 www.studentlibrary.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Маров М.Я., Хантресс У.Т. Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия: Издательство "Физматлит", 2017 e.lanbook.com
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
Э2 www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
Э3 www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
Э4 www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
Э5 www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
Э6 www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Э7 www.intuit.ru/ Образовательный сайт
Э8 www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э9 www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
Э10 www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э11 news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова.
Э12 Курс в Мудле Современные концепции построения автономных роботов portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
В компьютерном классе должны быть установлены средства MS Office
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
Visual Studio
Условия использования: https://code.visualstudio.com/license
6.4. Перечень информационных справочных систем
не требуется

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
208К лаборатория метрологии и электроники - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт.; учебный стол-10 шт.; компьютеры: марка Aquarius модель Cel-2533 - 10 единиц; генератор GFG-8219A – 22 шт.; источник питания АТН-1023 – 25 шт.; микровольтметр ВМС-4; микровольтметр WMS-4; монитор 17"LCD Samsung 793 MB; мультиметр APPA-203 – 3 шт.; мультиметр APPA-207; осциллограф 211; осциллограф АСК-1052 – 8 шт.; осциллограф DS5152M; осциллограф АСК-1021 – 13 шт.;осциллограф-приставка двухканальный АСК-3116; паяльная станция АТР-1121 - 3 шт.; паяльная станция АТР-4302; принтер лазерный HP L J 1100; программное обеспечение АСК-3106-PO; стабилизатор 3218 - 2 шт.; учебный комплекс для проведения лабораторных работ по курсу " Микропроцессорные системы"
209К лаборатория схемотехники и микропроцессорных систем - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. компьютеры: марка Aquarius модель Cel-2533 - 2 единицы; внутрисхемный программатор-отладчик PICkit 3 - 5шт.; компьютер Парус 945 - 13шт.; монитор 15"LG Flatron; монитор 17"Samsung 793 MB; набор PICkit 3; паяльная станция -5шт.; плата оценочная DEO-Nano - 8шт.;системный блок Celeron 2400$/ методические указания по выполнению лабораторных работ: Разработка микропроцессорных систем на базе микроконтроллера PIC16F84; Микроконтроллеры семейства MCS; Методы кодирования и сжатия информации
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Не требуются