课程名称:《移动机器人与机电一体化专题》
Selected Topics in Mobile Robotics and Mechatronics
课程学分:2学分(24课时+8实验课时)
课程简介: 课程主要介绍移动机器人以及机电一体化系统建模和仿真分析相关的基本概念和设计方法,涉及机器人运动学、定位、建模、仿真等内容。
本课程面向各年级本科学生,主要涉及二个方面的内容:一、移动机器人;介绍机器人运动学(2维环境中轮式移动机器人)和机器人定位方法(航迹推算、距离方位计算、传感器融合),以及状态空间模型表示和卡尔曼滤波技术。二、机电一体化;介绍基于多端口模型和面向对象的物理模型工具的多领域建模和仿真方法。包括:ODE系统的数值计算方法(算法和稳定性)、多端口建模方法——基尔霍夫网络、微分代数方程系统(DAE)、DAE系统数值计算方法、面向对象的物理建模、采用Modelica的多物理系统建模。课程通过移动机器人和机电一体化系统的建模与仿真技术的基础理论和案例分析,培养学生对以移动机器人为代表的机电一体化系统的建模、数值仿真、结果分析的能力,为日后的科研或技术开发工作打下基础。
授课对象:面向竺可桢学院及机械工程学院全体学生
授课时间:见下表
授课地点:教3-406
主讲人简介:Klaus Janschek教授是机电系统控制与自动化领域国际著名专家,在先进控制系统理论及其航天机电系统应用领域取得了突出成就。他1982年于奥地利格拉茨工业大学(TU Graz, Austria)获控制系统工学博士学位。1982-1995年在德国戴姆勒奔驰等公司从事控制系统研发和技术管理工作。1995年起任德国德累斯顿工业大学(TU Dresden)电气与计算机工程学院自动化工程讲席教授、自动化研究所所长以及机械工程学院联合教授,2009-12年曾任该院院长。2005年在美国斯坦福大学做客座教授。他的研究专长包括视觉导航、数据融合、移动机器人、光学数据处理与光机电一体化、系统设计(系统辨识、性能评估、离散事件系统、机电系统)等。
现任国际自动控制联合会(IFAC)技术局成员,IFAC机械电子学、机器人及元部件协调委员会主席(CC 4 Chair),IFAC应用论文评奖委员会主席,美国航空航天学会(AIAA)委员,德国航空航天学会(DGLR)委员。1999-2009年任德国自动化期刊at-Automatisierungstechnik编委。他曾任德国测量与自动化工程学会(GMA)理事与顾问委员会委员,2003年当选工业合作研究协会(AiF)科学评审理事会理事,2008年当选德国科学研究基金会(DFG)自动化、控制系统及机器人专业科学顾问,2009年任德国科学与人文科学委员会电气工程学科评审专家。2009年获德国Oldenbourg出版社学术期刊atp奖,2004年获IFAC第3届机电系统国际会议最佳论文奖及期刊at-Automatisierungstechnik最佳论文奖,2011和2013年两次获德国VDI机械电子学研讨会最佳论文奖。他担任过很多国际学术会议的主席,并将任2020年IFAC世界大会协调主席,2005年至今担任德国机械电子学大会程序委员会共同主席。曾任2010年IFAC第5届机电系统国际会议的国际程序委员会(IPC)副主编,2006年IFAC第4届机电系统国际会议IPC主席,2004年德国GMA机电系统设计研讨会程序委员会主席,2001年Boppard控制工程学术研讨会程序委员会主席。
课程安排时间表
July 24 – August 10, 2018
Unit 90 min | Topic | Reading Assignment | Date/Time |
1 2 | Mobile Robot Kinematics | MRM_L1 | Tuesday 24-Jul |
Mobile Robot Simulation Framework | MRM_Ex1 | ||
4 5 | Mobile Robot Localization 1 | MRM_L2 | Wednesday 25-Jul |
State Space and Kalman Filter | MRM_L3 | ||
6 | Mobile Robot Localization 2 | MRM_L4 | Thursday 26-Jul |
3 | Mobile Robot Kinematics Exercise | MRM_Ex2 | Friday 27-Jul |
8 | Numerical integration of ODE-systems | MRM_L5 | Monday 30-Jul |
7 | Mobile Robot Localization Exercise | MRM_Ex3 | Tuesday 31-Jul |
10 11 | Multi-port modeling – Kirchhoff networks | MRM_L6 | Wednesday 01-Aug |
Differential algebraic (DAE) systems | MRM_L7 | ||
12 | Numerical integration of DAE-systems | MRM_L8 | Thursday 02-Aug |
9 | Ex4: Basic ODE Solver (Matlab) | MRM_Ex4 / HW#1 | Friday 03-Aug |
13 | Ex5: DAE Solver (Matlab) | MRM_Ex5 / HW#2 | Monday 06-Aug |
14 15 | Multi-physics modeling with Modelica 1 | MRM_L9 | Tuesday 07-Aug |
Multi-physics modeling with Modelica 2 | MRM_L10 | ||
16 | Ex6: Modelica Design Example | MRM_Ex6 | Thursday 09-Aug |
Oral/Written Exam | Friday 10-Aug | ||
Legend: BLACK … lectures
BLUE … exercises
GREEN … examination
上课时间从下午14:00开始
