מעבדות

מעבדת הרובוטיקה ומערכות נבונות


מעבדת רובוטיקה הוקמה לצורך מחקר והוראת אלגוריתמים מודרניים ומתקדמים ויישומם באמצעות שפת תכנות.

הקורסים של מעבדת רובוטיקה ומערכות נבונות

שם הקורס: רובוטיקה למדעי המחשב – 69983
מרצה: ד"ר מצי אליהו
אופן הוראה: שיעור ומעבדה
שם מעבדה: רובוטיקה ומערכות נבונות
מיקום vמעבדה: 100/8
כמות הסטודנטים בקורס: 18-20
סילבוס: סילבוס- רובוטיקה למדעי המחשב


פרטים של פלטפורמות רובוטיות שעליו הקורס מבוסס:
 
נאו (רובוט) – (Nao (robot
נאו (NAO מבוטא "now") הוא רובוט אנושי (Humanoid), אוטונומי, ניתן לתכנות מלא, שנוצר על ידי חברת Aldebaran Robotics, מצרפת.
 
נאו (רובוט) – (Nao (robot
 
נאו הינו פלטפורמה רובוטית סטנדרטית להכשרת הסטודנטים בכל הרמות.
נאו אינטראקטיבי, מתפתח תמיד גורם וחושף את הסטודנטים למגוון אתגרים, שלא קיימים בלמידה סטנדרטית.
הודות לסביבת פיתוח ידידותית וגראפית, סטודנטים ומרצים מוגבלים רק על ידי הדמיון שלהם.

במהלך ההכשרה הסטודנטים יחוו את עולם הרובוטיקה דרך נאו, וילמדו תחומים מגוונים ומרתקים כגון: ראיה ממוחשבת, עיבוד קולי, שרירים, הליכה ויציבה, תקשורת אלחוטית (WIFI ואינפרה אדום), שימוש בחיישנים ביניהם: סונר, מגע, משקל ולחץ וכולי.

הכשרה באמצעות רובוט נאו, מאפשר לסטודנטים לחוות באופן ישיר ובלתי אמצעי את עולם העתיד של הרובוטים, ומפתחת חשיבה מערכתית ויצירתית שתשמש אותם גם בתחומי לימוד אחרים.
 
נאו - מאפיינים טכניים
http://www.robotlab.com/store/nao-evolution-educator-pack
 
  • לגרסה נאו V5 המתקדמת של הרובוט יש 25 דרגות חופש (מפרקים) המדמים את רוב המפרקים העיקריים בגוף האדם.
  • לרובוט יכולות קישוריות לאינטרנט באמצעות WIFI או כבל רשת, המאפשרים להעביר חישובים מורכבים למחשוב ענן, לצרוך ולהעביר מידע לרשת, ולתקשר עם יישומים ורובוטים אחרים.
  • חבילת התוכנה כוללת תוכנת סימולציה מתקדמת המבוססת על Webots.
  • כל רובוט מגיע כסטנדרט עם תוכנה Choregraphe - תוכנה, עטורת הפרסים המקלה על תוכנה הרובוט באמצעות ממשק גרור ושחרר אשר מפשט את התכנות עבור משתמשים חדשים ומתקדמים כאחד.
  • התוכנה כוללת SDK ו- API בפייתון (Python) , ++C # (.NET) , C  ו- Java.
 
נאו מצויד עם מגוון חיישנים:
  • מצלמות HD - 2,
  • מיקרופונים – 4,
  • שני משדר אינפרה-אדום ומקלט,
  • חיישן אולטרסאונד - מד טווח,
  • גיירו (Gyro),
  • חיישן תאוצה (Accelerometer),
  • תשעה חיישנים מישוש,שמונה חיישני לחץ,
  • הקודרים דיגיטליים ברמה גבוהה על כל מפרק.
 
נאו מצויד עם שני מעבדים על הלוח:
  • Intel Atom 1.6GHz - - המחשב המרכזי כולל SSD כונן, WiFi, Bluetooth ורשת חוטית
  • ARM-9 - נוספים בחזה שלו.
 
 קישורים:

 

 
 
 
 
במסגרת הקורס הסטודנטים יישמו את הידע הנרכש, מושגים ועקרונות של עולם הרובוטיקה ויישומם במדעי המחשב באמצעות מספר סוגי ערכות לימוד רובוטית הנפוצות ביותר בעולם כגון:
 


מטרת הקורס: להקנות לבוגרי המחלקה ידע בסיסי לניתוח והבנה קונספטואלית של מערכות רובוטיות באמצעות פיתוח אלגוריתמים מודרניים, תכנות ++ROBOTC ,C, קוד פתוח - Python, ובאמצעות תוכנות יישומית - קוד פתוח Arduino, ותוכנות שמיועדים לסימולציות תלת מימד: ROBOT VIRTUAL WORLDS, ,V-REP PRO Edu וסימולאטורHamster Gazebo .

הקורס מקנה אפשרות להתנסות עם מערכת הפעלה של רובוט (ROS) ומערכת הפעלה (Linux (Ubuntu. שילוב המערכות הנ"ל במעבדת רובוטיקה, מאפשר תכנות אלגוריתמים מורכבים ללימוד התנהגות של הרובוט בסביבה וירטואלית ויישומם תוך זמן קצר על רובוטים ממשיים.

במסגרת עבודה במעבדה זו, סטודנטים יתנסו עם:
  • מרכיבי של רובוט: בקר, מנועים, וסוגים שונים של חיישנים - חיישן אולטראסאונד, חיישן מגע, מצלמת וידאו, LIDAR וכו'.
  • רכישת נתונים, עיבוד נתונים והעברתם (במהלך פתרון הבעיות כגון תכנון מסלול, מיקום עצמי, מיפוי וכד' באמצעות Wi-Fi - אינטראקציה מרחוק).
 


 
מערכת IoT - היא מערכת הערכת התנסות למטרות חינוכיות.
 
המערכת IoT עברה האימות הראשונה שלה במרכז מעבדות מחשוב (100/8) על ידי סטודנטים במסגרת של המעבדה ברובוטיקה (מרצה ד"ר מצי אליהו) בשיתוף פעולה עם החברת πDesign3 (ספק של מערכת), ועם המחלקת ה- IT.
 
 

 
המערכת רחפן - (Drone - Quadcopter)

במסגרת הכשרת סטודנטים בקורס במעבדת רובוטיקה ומערכות נבונות למדעי המחשב (מרצה ד"ר מצי אליהו), מרכז מעבדות מחשוב (מרכז הכשרה רובוטית), רכש המערכת רחפן.
הרחפן נרכש ע"י המחלקה למדעי המחשב.

מערכת הרחפן כוללת חומרה ותוכנות ייעודיות לסימולציות בסביבה וירטואלית תלת ממדית.
 
 
רחפן
 
 
 
 
תוכנות ייעודיות לסימולציות בסביבה וירטואלית:
1. Cleanflight - קוד פתוח, תוכנה עבור בקר הטיסה עבור לוחות טיסה מודרניים.
2. BLHeli - כלי תצורה חוצה פלטפורמות עבור בקרי מהירות אלקטרוניים מבוססי על BLHeli

 
כלים (החומרה והתוכנה) נוספים
פירוט החומרה נוספת אשר מלווה את הקורס:

ערכת חיישנים ל- LEGO MINDSTORM EV3
 
 
שלבו חיישן טמפרטורה עם יכולות אגירת הנתונים של בקר ה NXT ובצעו ניסויים מרתקים. חיישן הטמפרטורה הדיגיטלי של לגו פועל בטווחים של 20- ועד 120 + מעלות צלזיוס ומותאם לשימוש בכיתה ובמעבדה.
 
לשם ביצוע ניסויים ואגירת נתונים יש צורך בתוכנת NXT גירשה 2 ומעלה.
 
מכשיר זה משלב חיישן תאוצה, מצפן ומד ג'יירו דיגיטלי 3-ציר בחבילה אחת. זה ניתן להגדרה לרמות רגישות שונות הגרביטציה, לעזור לך לקבוע ההטיה, תאוצה, הכותרת מגנטית וערכי ג'יירו בעוצמות שונות ו -3 צירים.
Arduino - זו פלטפורמת קוד פתוח לפיתוח מוצרים פיזיים בעזרת לוח I/O פשוט וסביבת פיתוח המממשת שפות Processing ו-Wiring.
 
זוהי ערכת ארדואינו המקורית שתנחה אתכם דרך היסודות של Arduino ואלקטרוניקה בדרך המעשית.
הערכה כוללת יותר מ-150 רכיבים נפוצים שונים וחוברת (אנגלית) שתדריך אתכם להרכבה של 15 פרויקטים.
 
החוברת מתחילה מדברים בסיסיים וממשיכה לפרויקטים משוכללים יותר.
 
פירוט התוכנה נוספת אשר מלווה את הקורס:
תוכנה LEGO MINDSTORMS Education EV3 היא תוכנה לשליטה רובוטים עם EV3 או אפשרי, להפוך את התוכנה כדי לאיסוף נתונים.
 
התוכנה כוללת שיעורים על תוכנת ה - EV3 ובניהם גם שיעורים על Data Logging (איסוף נתונים).
 
אסוף נתונים (Data Logging) - תהליך שימוש במחשב כדי לאסוף נתונים באמצעות חיישנים, לנתח את הנתונים ולשמור ופלט תוצאות האיסוף והניתוח. רישום נתונים גם מרמז על השליטה על איך המחשב אוסף ומנתח את הנתונים.
למידע נוסף:
 
 


למעבדות נוספות במרכז מעבדות המחשוב