Einführung in die Programmierung humanoider Roboter (NAORob)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Basic principles of programming humanoid robots)

Lehrveranstaltungen:

• • Einführung in die Programmierung humanoider Roboter
    (Vorlesung mit Übung, 4 SWS, Sebastian Reitelshöfer et al., Genauer Zeitplan und Ort wird auf der StudON-Seite der Veranstaltung bekanntgegeben. Die Vorlesungs- und Übungseinheiten finden als halbtägige Blockveranstaltungen an 14 Terminen zweimal wöchentlich während des Vorlesungszeitraums im Wintersemester statt.)

Empfohlene Voraussetzungen:

Programmiererfahrung in C++; alternativ können Vorbereitungsmöglichkeiten bei den Ansprechpartnern angefragt werden.

Inhalt:

• Roboterkinematik (kinematischer Aufbau von Standard-Robotertypen, Koordinatentransformation)
• Bewegungssteuerung und -planung
• Grundlagen des zweibeinigen Laufens
• Rechnersehen mit OpenCV
• Selbstlokalisierung
• Programmierung verteilter Robotersysteme
• Einführung in das Framework Robot Operating System (ROS)
• Verwendung von ROS zur C++- Programmierung des humanoiden Roboters NAO
• Strategien zur Kommunikation und Kollaboration von zwei NAO-Robotern zur Lösung einer gestellten Aufgabe im Rahmen der Veranstaltung

Lernziele und Kompetenzen:

Nach dem Besuch der Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage, eigenständig auch fortgeschrittene Aufgabenstellungen in der Robotik am Beispiel des humanoiden Roboters NAO beziehungsweise an anderen Roboterkinematiken umzusetzen.

Die Vorlesung vermittelt Kenntnisse aus folgenden Bereichen:

• Grundlagen der Robotik in Bezug auf humanoide Systeme

• Roboterkinematik (kinematischer Aufbau von Standard-Robotertypen, Koordinatentransformationen, direkte und inverse Transformation)

• Roboterprogrammierung und Softwareentwicklung

• Umgang mit dem Robot Operating System ROS

• Einfache Modellierung des zweibeinigen Laufens

• Bewegungssteuerung und -planung

• Selbstlokation und Kartierung von unbekannten Umgebungen

• Bildverarbeitung (OpenCV)

• Auswertung und Fusion multimodaler Sensoren
  

Die Studenten erwerben und trainieren im Rahmen des Praktikums zusätzlich folgende Fähigkeiten:

• Problemlösungsfähigkeit und analytisches Denken

• Projektmanagement und Teamarbeit

• Kommunikationsfähigkeit

Bemerkung:

Informationen über die VL-Betreuer Sebastian Reitelshöfer (sebastian.reitelshoefer@faps.fau.de) und Christina Ramer (christina.ramer@faps.fau.de)

Organisatorisches:

Die Anmeldung erfolgt über: StudOn

Ansprechpartner am Lehrstuhl FAPS: Dipl.-Ing. Sebastian Reitelshöfer , Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christina Ramer

Teilnahme an einer 30-minütigen Kick-Off-Veranstaltung ist obligatorisch.

Die Vorlesungs- und Übungseinheiten finden als halbtägige Blockveranstaltungen an 14 Terminen während des Vorlesungszeitraums statt.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Studienrichtung Metalltechnik (Masterprüfungen) | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Wahlpflichtmodule (Vertiefungsmodule) | Programmierung humanoider Roboter)
2. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Modulgruppe 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.1 | Programmierung humanoider Roboter)
3. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Modulgruppe 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.2 | Programmierung humanoider Roboter)
4. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Modulgruppe 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.1 | Programmierung humanoider Roboter)
5. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Modulgruppe 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.2 | Programmierung humanoider Roboter)
6. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Fertigungstechnik | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Fertigungstechnik | Modulgruppe 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.1 | Programmierung humanoider Roboter)
7. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Fertigungstechnik | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Fertigungstechnik | Modulgruppe 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.2 | Programmierung humanoider Roboter)
8. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Fertigungstechnik | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Fertigungstechnik | Modulgruppe 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.1 | Programmierung humanoider Roboter)
9. Maschinenbau (Master of Science)
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Fertigungstechnik | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Fertigungstechnik | Modulgruppe 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.2 | Programmierung humanoider Roboter)
10. Maschinenbau (Master of Science)
    (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Modulgruppe 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.1 | Programmierung humanoider Roboter)
11. Maschinenbau (Master of Science)
    (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Modulgruppe 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.2 | Programmierung humanoider Roboter)
12. Maschinenbau (Master of Science)
    (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Modulgruppe 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.1 | Programmierung humanoider Roboter)
13. Maschinenbau (Master of Science)
    (Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Masterprüfung | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Modulgruppe 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul 5.2 | Programmierung humanoider Roboter)
14. Maschinenbau (Master of Science): 1. Semester
    (Po-Vers. 2013 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtung International Production Engineering and Management | Masterprüfung | Wahlpflichtmodule)
15. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtmodule | 10 Fertigungsautomatisierung und Kunststofftechnik)
16. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2012 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 10 Fertigungsautomatisierung und Kunststofftechnik)
17. Medizintechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | Kern- und Vertiefungsmodule der Kompetenzfelder | Studienrichtung Gerätetechnik | B8 Vertiefungsmodule MB/WW/CBI | Vertiefungsmodule aus der Studienrichtung Gerätetechnik)
18. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
    (Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Maschinenbau | Vertiefung 5.1 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul | Programmierung humanoider Roboter)
19. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
    (Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Maschinenbau | Vertiefung 5.2 Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik | Vertiefungsmodul | Programmierung humanoider Roboter)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Einführung in die Programmierung humanoider Roboter (Prüfungsnummer: 71241)

(englischer Titel: Basic principles of programming humanoid robots)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 60, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Klausur kann einen Anteil an Fragen im Antwort-Wahl-Verfahren (Multiple-Choice) enthalten.

Erstablegung: WS 2016/2017, 1. Wdh.: SS 2017

1. Prüfer:

Jörg Franke