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Universität Erlangen-Nürnberg

Master of Science Informatik

Prof. Dr.

2024

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Robotics Frameworks - Cheatsheet
Robotics Frameworks - Cheatsheet ROS: Kommunikationsmechanismen (Topics, Services, Actions) Definition: ROS-Kommunikationsmechanismen: Methoden zur Datenübertragung und Interaktion zwischen Knoten im ROS-Framework Details: Topics: Publish-Subscribe-Muster für asynchrone, unidirektionale Kommunikation. Services: Anfrage-Antwort-Muster für synchrone, bidirektionale Kommunikation mittels \texttt{ross...

Robotics Frameworks - Cheatsheet

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Robotics Frameworks - Exam
Robotics Frameworks - Exam Aufgabe 1) In einem ROS (Robot Operating System) basierten Projekt hast Du verschiedene Kommunikationsmechanismen zur Verfügung, um die Interaktion zwischen den Knoten zu steuern. Es gibt drei Hauptarten von Kommunikationsmechanismen: Topics: Die Topics ermöglichen eine asynchrone und unidirektionale Kommunikation im Publizieren-Abonnieren-Muster. Services: Diensten nutz...

Robotics Frameworks - Exam

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Welche Kommunikationsmechanismen gibt es im ROS-Framework?

Welche Kommunikationsmethode wird im ROS-Framework für asynchrone, unidirektionale Datenübertragung verwendet?

Welche Werkzeuge werden hauptsächlich zur Interaktion mit ROS-Kommunikationsmechanismen verwendet?

Was ist der Zweck des A* Algorithmus in der Bewegungsplanung?

Was zeichnet den RRT Algorithmus aus?

Inwiefern unterscheidet sich RRT* von RRT?

Welche Arten der Sensorintegration gibt es?

Welche Methode wird zur Filterung von Sensordaten verwendet?

Wofür wird die Rekalibration von Sensoren verwendet?

Was versteht man unter Modularität in der Softwarearchitektur von Robotik?

Welche Funktion erfüllt Middleware in der Robotik-Softwarearchitektur?

Was ist ein hierarchisches Design in der Robotik-Softwarearchitektur?

Was sind Gazebo, V-REP und Webots?

Welche Simulationstool-Integration unterstützt Gazebo?

Welche Programmiersprachen unterstützt V-REP für Skripting?

Welche Algorithmen umfassen die KI-Techniken in der Robotik?

Was beschreibt Maschinelles Lernen (ML) in der Robotik?

Was ist die Formel für Q-Learning im Reinforcement Learning (RL)?

Welche Disziplin befasst sich mit der Beschreibung der Roboterbewegung ohne Rücksicht auf Kräfte?

Was beschreibt die Formel \( \mathbf{x} = f(\mathbf{q}) \)?

Welche Formel wird genutzt, um erforderliche Gelenkwinkel aus der Endeffektor-Position zu bestimmen?

Was ist die Definition der Softwareintegration in einem Robotik-System?

Welche Herausforderungen bestehen bei der Softwareintegration?

Was sind mögliche Lösungen für die Softwareintegration?

Weiter

Diese Konzepte musst du verstehen, um Robotics Frameworks an der Universität Erlangen-Nürnberg zu meistern:

01
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Einführung in Robotik-Software

Diese Einheit bietet einen umfassenden Überblick über Softwarelösungen, die in der Robotik genutzt werden, und zeigt ihre Anwendungsbereiche und Herausforderungen auf.

  • Grundlagen der Robotik-Softwarearchitektur
  • Historische Entwicklung und Meilensteine
  • Anwendungsfälle und Beispiele
  • Herausforderungen bei der Softwareintegration
  • Grundlagen der Softwareentwicklung für Robotik
Karteikarten generieren
02
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Robot Operating System (ROS)

ROS ist ein weit verbreitetes Framework in der Robotik. Diese Einheit behandelt dessen Struktur und Funktionalitäten im Detail.

  • Installation und Grundkonfiguration von ROS
  • Kommunikationsmechanismen in ROS: Topics, Services und Actions
  • Erstellen und Verwalten von ROS-Paketen
  • Integration von Sensoren und Aktuatoren mit ROS
  • Beispiele und praktische Anwendungen von ROS
Karteikarten generieren
03
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Sensorik und Aktuatorik

Dieser Teil der Vorlesung konzentriert sich auf die verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, die in der Robotik eingesetzt werden, und wie sie in Roboterplattformen integriert werden.

  • Arten von Sensoren: Kameras, Laserscanner, IMUs
  • Datenverarbeitung und Filterung
  • Ansteuerung von Aktuatoren: Motoren, Servos, Hydrauliksysteme
  • Kalibration und Fehlerbehandlung
  • Praktische Beispiele der Sensor- und Aktuatorsysteme
Karteikarten generieren
04
04

Bewegungsplanung

Dieser Abschnitt führt dich durch die grundlegenden Konzepte und Algorithmen der Bewegungsplanung in der Robotik.

  • Grundlagen der Kinematik und Dynamik
  • Pfad- und Trajektorienplanung
  • Algorithmen der Bewegungsplanung: A*, RRT, RRT*
  • Hindernisvermeidung und Navigation
  • Anwendung der Bewegungsplanung in Projekten
Karteikarten generieren
05
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Künstliche Intelligenz in der Robotik

Hier erfährst du, wie Methoden der künstlichen Intelligenz in der Robotik eingesetzt werden, um die Autonomie und Leistungsfähigkeit von Robotern zu erhöhen.

  • Maschinelles Lernen und neuronale Netze
  • Computer Vision und Bildverarbeitung
  • Reinforcement Learning
  • Anwendung von KI in Robotikprojekten
  • Ethik und Sicherheit in der robotischen KI
Karteikarten generieren
06
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Simulation von Robotersystemen

Simulationen spielen eine wesentliche Rolle in der Entwicklung und Testung von Robotersystemen. Diese Einheit bietet Einblicke in gängige Simulationswerkzeuge und ihre Anwendung.

  • Einführung in Simulationswerkzeuge: Gazebo, V-REP, Webots
  • Erstellung und Konfiguration von Robotersimulationen
  • Integrierung von Simulationsumgebungen mit ROS
  • Vorteile und Grenzen von Simulationen
  • Praktische Beispiele und Projekte
Karteikarten generieren

Alles Wichtige zu diesem Kurs an der Universität Erlangen-Nürnberg

Robotics Frameworks an der Universität Erlangen-Nürnberg - Überblick

Die Vorlesung 'Robotics Frameworks', angeboten von der Universität Erlangen-Nürnberg, bietet Dir eine umfassende Einführung in die Welt der Robotiksoftware. Als Teil des Studiengangs Informatik vereint der Kurs theoretisches Wissen mit praktischen Anwendungen. Du lernst unter anderem das Robot Operating System (ROS) kennen und erhältst Einblicke in Themen wie Sensorik und Aktuatorik, Bewegungsplanung sowie künstliche Intelligenz in der Robotik. Durch praktische Übungen wendest Du das Gelernte direkt an und vertiefst Dein Verständnis.

Wichtige Informationen zur Kursorganisation

Kursleiter: Prof. Dr.

Studienleistungen: Am Ende des Semesters gibt es eine schriftliche Prüfung, die alle behandelten Themen abdeckt. Zusätzlich müssen die Studierenden während des Semesters kleine Projekte und Aufgaben abgeben.

Angebotstermine: Diese Vorlesung wird im Wintersemester angeboten.

Curriculum-Highlights: Einführung in Robotik-Software, Robot Operating System (ROS), Sensorik und Aktuatorik, Bewegungsplanung, künstliche Intelligenz in der Robotik, Simulation von Robotersystemen

So bereitest Du Dich optimal auf die Prüfung vor

Beginne frühzeitig mit dem Lernen, idealerweise schon zu Beginn des Semesters, um Dir die nötige theoretische Basis anzueignen.

Nutze verschiedene Ressourcen, wie Bücher, Übungsaufgaben, Karteikarten und Probeklausuren, um dein Wissen zu vertiefen.

Schließe Dich Lerngruppen an und tausche Dich mit anderen Studierenden aus, um gemeinsam Lösungsstrategien zu entwickeln.

Vergiss nicht, regelmäßige Pausen einzulegen und in diesen Zeiten komplett abzuschalten, um eine Überbelastung zu vermeiden.

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