ІНФОРМАЦІЙНО-СЕНСОРНІ СИСТЕМИ РОБОТІВ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
|---|---|
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | Інформаційне забезпечення робототехнічних систем |
| Статус дисципліни | Обов’язкова (нормативна) |
| Форма навчання | Очна (денна) |
| Рік підготовки, семестр | ІІ курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредити ECTS/120 годин |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | Залік/МКР |
| Розклад занять | http://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів |
Лектор: ас. каф. Нікітін Валерій Андрійович Telegram: @valerii_nikitin Практичні заняття: ст. викладач Бердник Юрій Михайлович Telegram: @YuriyBerdnyk |
| Розміщення курсу | https://campus.kpi.ua |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Силабус освітнього компонента «Інформаційно-сенсорні системи роботів» складено відповідно до освітньої програми підготовки бакалаврів «Інформаційне забезпечення робототехнічних систем» спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології.
Метою навчальної дисципліни є набуття студентами фахових компетентностей та прикладних знань з засобів інформаційного забезпечення роботів та робототехнічних систем, методологій їх розробки та способів застосування**.**
Предмет навчальної дисципліни – технології, методи, засоби розробки та застосування сучасних інформаційно-сенсорних систем роботів.
Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна: (ПР13) Визначати склад, структуру та принципи взаємодії компонентів і модулів роботів та робототехнічних систем, вибирати компоненти програмно-апаратної реалізації; (ПР20) На основі системного аналізу визначати вимоги до структури і складу інформаційного забезпечення робототехнічних систем; (ПР21) Застосовувати методи, засоби та алгоритми обробки сигналів та зображень; (ПР23) Вміти розробляти програмне забезпечення для задач управління і обробки сенсорної інформації робототехнічних систем.
Пререквізити та постреквізити дисципліни
Курс кредитного модуля базується на таких дисциплінах: «Спеціальні розділи математики», «Фізика», «Програмування». Цей курс забезпечує засвоєння студентами наступних дисциплін: «Робототехнічні системи та комплекси», «Інтелектуальні технології в робототехніці» та «Переддипломна практика».
Для успішного засвоєння дисципліни необхідний достатній рівень підготовки базових дисциплін.
Зміст навчальної дисципліни
Розділ 1. Інформаційні пристрої та системи
Тема 1. Загальні відомості про інформаційні системи
Тема 2. Типи, класифікація та складові роботів
Тема 3. Принципи побудови роботизованих інформаційних систем
Тема 3. Біонічні основи інформаційних пристроїв та систем
Тема 4. Класифікація інформаційних пристроїв та систем
Розділ 2. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в дальній зоні
Тема 1. Далекоміри. Метод тріангуляції
Тема 2. Метод підсвітки
Тема 3. Вимір відстані по часу проходження сигналу
Розділ 3. Системи технічного зору (СТЗ)
Тема 1. Загальні відомості про СТЗ
Тема 2. Алгоритми обробки інформації в СТЗ
Тема 3. Використання нейронних алгоритмів для розпізнавання образів
Розділ 4. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в ближній зоні
Тема 1. Індуктивні датчики
Тема 2. Датчик Холла
Тема 3. Ємнісні датчики
Тема 4. Звукові датчики
Тема 5. Оптичні датчик
Розділ 5. Контактні засоби ІС в робототехніці
Тема 1. Тактильні датчики
Тема 2. Датчики дотику
Тема 3. Силомоментні датчики
Навчальні матеріали та ресурси
Основна література
Робототехнічні системи: проєктування і моделювання. Поліщук М.М., Ткач М.М.. – КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 112 с.
Робототехніка. Практикум. Частина 1. Лісовець С.М., Барилко С.В. – КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 78 с.
Додаткова література
Д1. Проектування гнучких виробничих систем машинобудування / Є.С. Пуховський, Ю.М. Малафєєв, – НТУУ «КПІ», 2017. – 286 с.
Д2. Робототехнічні системи та комплекси: мобільні роботи довільної орієнтації / Поліщук М.М., Ткач М.М. – КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 301 с.
Д3. Основи автоматизації технологічних процесів / В.В. Шевченко, Г.С. Тимчик. – КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023; – 111 с.
Д4. Хартин Дж. ГПС в дії. – Машини, 1987. – 328 с.
Д5. Мехатроніка в галузевому машинобудуванні / Орловський Б. В. – КНУТД, 2018. –416 с.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття
№ з/п |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на інформаційні джерела) |
|---|---|
| 1 | Тема 1.1. Інформаційні пристрої та системи. Частина 1. Загальні відомості про інформаційні системи Основні питання: предмет та задачі дисципліни; основні означення; основна мета засобів інформаційного забезпечення РТС. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д3, Д4] |
| 2 | Тема 1.3. Інформаційні пристрої та системи. Частина 1. Типи, класифікація та складові роботів Основні питання: загальні поняття з робототехніки; відмінність роботів та автоматів; класифікація роботів; системні складові робототехнічних систем. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д3, Д4] |
| 3 | Тема 1.2. Інформаційні пристрої та системи. Частина 2. Принципи побудови роботизованих інформаційних систем Основні питання: загальні поняття з теорії інформації; загальна модель ІС. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д3, Д4] |
| 4 | Тема 1.3. Інформаційні пристрої та системи. Частина 1. Біонічні основи інформаційних пристроїв та систем Основні питання: поняття біоніки; рекомендації щодо використання інформаційних пристроїв та систем в робототехніці. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д3, Д4, Д5] |
| 4 | Тема 1.4. Інформаційні пристрої та системи. Частина 1. Класифікація інформаційних пристроїв та систем Основні питання: функції інформаційних пристроїв та систем; класифікація датчиків робототехнічних систем. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д1, Д2, Д3, Д5] |
| 5 | Тема 2.1. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в дальній зоні. Частина 1. Далекоміри. Метод тріангуляції Основні питання: призначення; основні схеми використання. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д3, Д4, Д5] |
| 6 | Тема 2.2. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в дальній зоні. Частина 2. Метод підсвітки Основні питання: призначення; основні схеми використання. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д3, Д4, Д5] |
| 7 | Тема 2.3. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в дальній зоні. Частина 3. Вимір відстані по часу проходження сигналу Основні питання: призначення; основні схеми використання (лазерний метод, ультразвуковий метод). Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д3, Д4] |
| 8 | Тема 3.1. Системи технічного зору (СТЗ). Частина 1. Загальні відомості про СТЗ Основні питання: призначення; основні схеми використання. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д4, Д5] |
| 9 | Тема 3.2. Системи технічного зору (СТЗ). Частина 2. Алгоритми обробки інформації в СТЗ Основні питання: отримання візуальних даних; підсилення зображення; сегментація зображення. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д1, Д2, Д3] |
| 10 | Тема 3.3. Системи технічного зору (СТЗ). Частина 3. Використання нейронних алгоритмів для розпізнавання образів Основні питання: виділення особливостей зображення; розпізнавання зображення. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д4, Д5] |
| 11 | Тема 4.1. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в ближній зоні. Частина 1. Індуктивні датчики Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д3, Д5] |
| 12 | Тема 4.2. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в ближній зоні. Частина 2. Датчик Холла Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д3, Д5] |
| 13 | Тема 4.3. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в ближній зоні. Частина 3. Ємнісні датчики Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д4, Д5] |
| 14 | Тема 4.4. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в ближній зоні. Частина 4. Звукові датчики Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д1, Д3, Д4] |
| 15 | Тема 4.5. Типові засоби ІС в робототехніці. Датчики виміру в ближній зоні. Частина 5. Оптичні датчики Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2 Д3, Д4] |
| 16 | Тема 5.1. Контактні засоби ІС в робототехніці. Частина 1. Тактильні датчики Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д3, Д4] |
| 17 | Тема 5.2. Контактні засоби ІС в робототехніці. Частина 2. Датчики дотику Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д3, Д4, Д5] |
| 18 | Тема 5.3. Контактні засоби ІС в робототехніці. Частина 3. Силомоментні датчики Основні питання: визначення основних фондів робочого часу; задача про призначення; методи вирішення багато варіативних задач. Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д5] |
Практичні заняття
№ з/п |
Назва теми заняття та перелік основних питань |
|---|---|
| 1 | Практичне заняття № 1. Аналіз методу тріангуляції Основні питання: призначення; основні схеми використання. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3, Д3, Д4] |
| 2 | Практичне заняття № 2. Аналіз методів вимірювання відстані Основні питання: призначення; основні схеми використання (лазерний метод, ультразвуковий метод). Допоміжні матеріали: [1, 2, Д2, Д3] |
| 3 | Практичне заняття № 3. Обробка зображень Основні питання: отримання візуальних даних; підсилення зображення; сегментація зображення. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3, Д2, Д3] |
| 4 | Практичне заняття № 4. Аналіз індуктивних датчиків та датчика Холла Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3] |
| 5 | Практичне заняття № 5. Аналіз ємнісних датчиків Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3, Д5] |
| 6 | Практичне заняття № 6. Аналіз оптичних датчиків Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3, Д5] |
| 7 | Практичне заняття № 7. Аналіз тактильних датчиків Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3, Д2, Д4] |
| 8 | Практичне заняття № 8. Аналіз датчиків дотику Основні питання: призначення, принцип дії; розрахунок основних параметрів. Допоміжні матеріали: [1, 2, 3, Д3, Д5] |
Самостійна робота студента
№ з/п |
Вид самостійної роботи | Кількість годин СРС |
|---|---|---|
| 1 | Підготовка до практичних занять | 16 |
| 2 | Підготовка до МКР | 8 |
| 3 | Підготовка до заліку | 8 |
Контрольна робота
Метою контрольної роботи є закріплення та перевірка теоретичних знань із освітнього компонента, набуття студентами практичних навичок самостійного вирішення задач та складанні та компіляції програм.
Модульна контрольна робота (МКР) виконується після вивчення Розділів 1–4 та виконання практичних занять 1–5. Кожен студент для виконання модульної контрольної роботи отримує індивідуальне завдання.
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Система вимог, які викладач ставить перед студентом:
правила відвідування занять: заборонено оцінювати присутність або відсутність здобувача на аудиторному занятті, в тому числі нараховувати заохочувальні або штрафні бали. Відповідно до РСО даної дисципліни бали нараховують за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях.
правила поведінки на заняттях: студент має можливість отримувати бали за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях, передбачені РСО дисципліни. Використання засобів зв’язку для пошуку інформації на гугл-диску викладача, в інтернеті, в дистанційному курсі на платформі Сікорський здійснюється за умови вказівки викладача;
політика дедлайнів та перескладань: якщо студент не проходив або не з’явився на МКР (без поважної причини), його результат оцінюється у 0 балів. Перескладання результатів МКР не передбачено;
політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни «Системи автоматизації»;
при використанні цифрових засобів зв’язку з викладачем (мобільний зв’язок, електронна пошта, переписка на форумах та у соцмережах тощо) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Поточний контроль: захист виконання практичних завдань у формі опитування, виконання модульної контрольної роботи.
Календарний контроль: проводиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
Семестровий контроль: залік.
1) Рейтинг студента з кредитного модуля складається із 100 балів, які він отримує за:
- виконання та захист 8 практичних робіт;
- виконання модульної контрольної роботи.
Остаточний рейтинг студента може утворюватися з урахуванням виконання залікової контрольної роботи.
2) Критерії нарахування балів.
2.1. Виконання практичних робіт.
Ваговий бал за кожну роботу – 5.
Максимальна кількість балів на всіх практикумах дорівнює
8 балів × 5 = 40 балів.
Захист роботи виконується у формі опитування.
Кількість балів за роботу зменшується, якщо:
- надано невірну відповідь на запитання – 1 бал (за кожне запитання);
- вчасно не здано звіт з роботи (пізніше ніж за 2 тижні після виконання практикуму) – 1 бал;
- не виконано попередню підготовку – 1 бал.
За невиконану або незахищену роботу нараховується 0 балів.
За якісно та обґрунтовано підготовлений і вчасно поданий звіт з комп’ютерного практикуму додатково нараховується заохочувальний 1 бал.
За виконання творчої роботи із створення дидактичного програмного засобу розв’язання завдання комп’ютерного практикуму додатково нараховується заохочувальний 1 бал.
За подання "клонованого" звіту з ознаками співпадіння текстів або надання "типизованих" пояснень за шаблоном до виконаних завдань звіту комп‘ютерного практикуму додатково нараховується штрафний 1 бал.
Встановлено наступну кількість балів за захищену роботу:
- надано вірні відповіді – 5 балів;
- надано відповіді з незначними недоліками – 4 балів;
- надано відповіді з певними помилками – 3 балів:
- роботу не зараховано (виконано з грубими помилками) – 0 балів.
2.2. Виконання модульної контрольної роботи:
Передбачається виконання 1 контрольної роботи за комплексним контрольним завданням.
Ваговий бал за виконання контрольної роботи – 60.
Кожне завдання модульної контрольної роботи містить два теоретичних запитання (завдання) і одне практичне.
Кожне теоретичне запитання (завдання) оцінюється у 20 балів за такими критеріями:
- «відмінно», повна відповідь, не менше 90 % потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» (повне, безпомилкове розв’язування завдання) – 20–18 балів;
- «добре», достатньо повна відповідь, не менше 75 % потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь або незначні неточності (повне розв’язування завдання з незначними неточностями) – 17–15 балів;
- «задовільно», неповна відповідь, не менше 60 % потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки (завдання виконане з певними недоліками) – 14–12 балів;
- «незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0 балів.
Практичне завдання оцінюється у 20 балів за такими критеріями:
- «відмінно», повна відповідь, не менше 90 % потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» (повне, безпомилкове розв’язування завдання) – 20–18 балів;
- «добре», достатньо повна відповідь, не менше 75 % потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь або незначні неточності (повне розв’язування завдання з незначними неточностями) – 17–15 балів;
- «задовільно», неповна відповідь, не менше 60 % потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки (завдання виконане з певними недоліками) – 14–12 балів;
- «незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0 балів.
Наявність позитивної оцінки з МКР є умовою допуску до залікової контрольної роботи.
2.3. Залікова контрольна робота оцінюється з 60 балів. Контрольне завдання цієї роботи складається з трьох запитань.
Кожне запитання оцінюється з 20 балів за такими критеріями:
- «відмінно», повна відповідь (не менше 90 % потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» (повне, безпомилкове розв’язування завдання) – 20–18 балів;
- «добре», достатньо повна відповідь (не менше 75 % потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» або незначні неточності (повне розв’язування завдання з незначними неточностями) – 17–15 балів;
- «задовільно», неповна відповідь (не менше 60 % потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки (завдання виконане з певними недоліками) – 14–12 балів;
- «незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0 балів.
3) Умовою першої атестації є отримання не менше 27 балів. Умовою другої атестації – отримання не менше 45 балів.
4) Сума рейтингових балів, отриманих студентом протягом семестру, переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею п.6. Якщо сума балів менша за 60, студент виконує залікову контрольну роботу. У цьому разі сума балів за виконання МКР та залікову контрольну роботу переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею п.6.
5) Студент, який у семестрі отримав більше 60 балів, може взяти участь у заліковій контрольній роботі. У цьому разі бали, отримані ним на заліковій контрольній роботі, є остаточними.
6) Таблиця переведення рейтингових балів до оцінок:
| Кількість балів | Оцінка |
| 95-100 | Відмінно |
| 85-94 | Дуже добре |
| 75-84 | Добре |
| 65-74 | Задовільно |
| 60-64 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| МКР не зараховано | Не допущено |
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено асистентом кафедри інформаційних систем та технологій ФІОТ Нікітіним В.А.
Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій (протокол № 16 від 12.06.2024 р.)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 10 від 21.06.2024 р.)
