Robot operációs rendszerek és fejlesztői ökoszisztémák

A tantárgy angol neve: Robot Operating Systems and Development Ecosystems

Adatlap utolsó módosítása: 2023. július 12.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

Mérnök informatikus szak

Szabadon választható tantárgy 
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIAV55   2/0/0/f 2  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Gincsainé Dr. Szádeczky-Kardoss Emese,
A tantárgy tanszéki weboldala https://edu.vik.bme.hu/
4. A tantárgy előadója

Gincsainé Szádeczky-Kardoss Emese (docens, IIT)

Dr. Kiss Bálint (docens, IIT)

Pepó Tamás (team manager, KUKA Hungária Kft.)

Komlósi István (vezető fejlesztő, KUKA Hungária Kft.)
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít programozási alapismeretek
7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja megismertetni a hallgatókkal a – nem csak robotikai célokra alkalmazható – ROS (Robot Operating System) ökoszisztéma architektúráját, szolgáltatásait, és rajta keresztül a hasonló middleware csomagok felépítését. A tárgy a szolgáltatások megértéséhez szükséges mértékben áttekinti az alapvető robotikai, irányítástechnikai fogalmakat, bemutatja a robotikai szoftverek fejlesztéséhez alkalmazható nyílt forráskódú ROS keretrendszert és annak használatát. A tárgy keretében a hallgatók a ROS ipari alkalmazási lehetőségeit is megismerik.
8. A tantárgy részletes tematikája

Robotika és ROS alapok

1. hét: SoA (Service-oriented Architecture) rendszerek alapjai és tulajdonságai. Robotikai és robotirányítási rendszerek alapfogalmai. Példák (ROS, Orocos, NVIDIA Isaac).

2-3. hét: ROS felépítése. Alapfogalmak: ROS packages, nodes, master, parameter server, messages, topics, sevices, bags, rqt_graph. ROS parancsok. Fejlődéstörténet, ROS 1, ROS 2 és disztribúciók.

 

Robotok modellezéséhez, irányításához kapcsolódó szolgáltatások

4. hét: URDF (Unified Robot Description Format) robotmodel leíró. Robot modellezés URDF segítségével egyszerű és összetett példákon keresztül.

5. hét: Szimuláció és vizualizáció szerepe a fejlesztésben. Robot szimulációs és vizualizációs megoldások áttekintése: Rviz, Gazebo, Webots, CoppeliaSim (V-REP).

6. hét: ROS_control: Szabályozástechnikai megoldások robotokhoz. MATLAB-ROS: ROS Toolbox szolgáltatásai.

7. hét: MoveIt! mozgástervező keretrendszer. Robotok mozgástervezési feladata és megoldása MoveIt támogatással.

 

Autonóm robotok funkcióinak támogatása

8. hét: Autonóm robotok működésének alapjai. Gépi látás ROS támogatással (pl. vision_msgs, vision_opencv).

9. hét: Navigation Stack: Mobilis robot navigációs feladata és megoldása.

 

Ipari alkalmazás

10. hét: ROS2. Alap architektúra. Legfőbb tulajdonságok ipari igények alapján. Különbségek, hasonlóságok ROS1-gyel összehasonlítva.

11. hét: Továbbfejlesztett megoldások: ros2_control, MoveIt2. További ROS újdonságok.

12. hét: Projekt feladat bemutatása egy ipari robottal (pl. KUKA LBR iisy, KR cybertech, KR agilus, LBR iiwa) szimulációban

13. hét: KUKA laborlátogatás, projekt feladat tesztelése valós roboton
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A félév során 11 tantermi előadást tartunk. Az előadások során gyakorlati példákkal szemléltetjük az elméleti ismereteket. Ezen felül egy alkalommal a projekt feladatok megoldását mutatják be a hallgatók szintén tantermi keretek között. Az utolsó alkalommal egy laborlátogatás történik külső helyszínen.
10. Követelmények

Legalább elégséges félévközi jegy megszerzéséhez az alábbi két követelmény együttes teljesítése szükséges:

- Projekt feladat eredményes bemutatása. A feladat eredménye a félévközi jegybe 50%-kal beszámít.

- Összegző értékelés (ZH) legalább elégséges megírása. A ZH eredménye a félévközi jegybe 50%-kal beszámít.
11. Pótlási lehetőségek A ZH egy alkalommal pótolható vagy javítható. Nem tartunk pót-pót ZH alkalmat. A projekt feladat késedelmes leadására a pótlási héten van lehetőség.
12. Konzultációs lehetőségek Az oktatók fogadóóráin, illetve hallgatói igény szerint előre egyeztetett időpontban, a ZH időpontját és a projekt feladat leadását megelőzően.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Elektronikus segédanyagok a kari moodle oldalon.
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra28
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire6
Házi feladat elkészítése16
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés
Összesen60
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Gincsainé Szádeczky-Kardoss Emese (docens, IIT)

Dr. Kiss Bálint (docens, IIT)

Pepó Tamás (team manager, KUKA Hungária Kft.)

Komlósi István (vezető fejlesztő, KUKA Hungária Kft.)

Grósz László (R&D vezető, KUKA Hungária Kft.)