« Aalto « ELEC « AS

AS-84.3149 Bioniikka

Current information about this course may be found in the Noppa Portal.


Kevät 2008, 2. puolilukukausi

Kurssin sisältö:

Kurssi on uusi Automaatiotekniikan laboratorion opintojakso, joka on suunniteltu erityisesti BioIT-ohjelmaa varten. Se soveltuu hyvin myös AS:n koulutusohjelmaan valinnaiseksi opintojaksoksi. Kurssin materiaali perustuu syksyn 2003 jatkokoulutusseminaarin tuottamaan raporttiin "Bionic Machines and Systems", Automation Technology Laboratory Report Series B: No 7.

Bioniikka (bionics) on kehittymässä oleva uusi teknisten tieteiden osa-alue, jonka kantavana ajatuksena (toinen vallitsevista määritelmistä) on luonnon kehittämien biologisten ratkaisuiden, kuten kevyiden ja vahvojen rakenteiden, monipuolisten aistin- ja navigaatiojärjestelmien, yksinkertaisten mutta toimivien päättely- ja ohjausmenetelmien, tai lyömättömien adaptoitumismekanismien hyväksikäyttö teknisten koneiden ja järjestelmien suunnittelussa. Hyväksikäyttö tapahtuu käyttämällä biologista ratkaisua referenssimallina ts. omaksumalla mahdollinen hyvä idea - ei matkimalla mahdollisimman tarkasti, kuten keinoelämän (artificial life) tapauksessa. Mainitussa seminaarissa käsiteltiin bioniikan aihealuetta "biologisen koneen" kannalta. Tarkasteltavana olivat seuraavat aihealueet.

  • liikuntajärjestelmät ja ohjaus
  • energiajärjestelmät
  • aistin- ja navigaatiojärjestelmät
  • äly (päättelymekanismit ja oppiminen)
  • prosessitekniikka
  • joukkokäyttäytyminen

Tuloksena syntyi kirjanen, jonka kirjoittajina ovat seminaarin osallistujat ja lisäksi runsaasti kuvallista esitysmateriaalia.

Kurssin opiskelu perustuu tämän materiaalin kriittiseen läpikäyntiin keskustelutyyppisen seminaarin muodossa siten, että osallistujat lukevat kullekin viikolle sovitun jakson kirjasta etukäteen ja aiheesta keskustellaan opettajan johdolla selventämällä asioita tarvittaessa. Tämän lisäksi kurssiin kuuluu harjoitustyö, joka tehdään ryhmässä. Harjoitustyön nimi on ”Kissan viikset” ja siinä tutkitaan anturijärjestelmää, jossa matkitaan eläimen viiksiä. Työssä tutkitaan robotin liikkumista anturijärjestelmän avulla. Harjoitustyöstä on erillinen ohjeistus. Kurssista suoritetaan normaalisti tentillä.

Aikataulu

Opetus tapahtuu salissa AS3 klo 9-12. Ensimmäisessä harjoitystyösessiossa käydään vielä läpi harjoitustyön kulku samaan tyyliin kuin aloituskerralla. Muuten harjoitustyösessiot on tarkoitettu lähinnä mahdollisten ongelmien ratkomiseen. Seminaarisessiossa käydään läpi ja keskustellaan kirjan aiheista. Merkityt luvut on syytä lukea ennen seminaareja, jotta niistä pystyy keskustelemaan.

14.3.Aloitus
28.3.Harjoitustyöistunto 1.
4.4.Seminaari 1. (luvut 1.1 -> 3.4)
4.4.Harjoitustyöistunto 2.
11.4.Seminaari 2. (luvut 4.1. -> 4.4)
18.4.Harjoitustyöistunto 3.
25.4.Seminaari 3. (luvut 5.1 -> 7.1)
2.5.Harjoitustyön loppudemo

Tiedotus

Kurssin tiedotus tapahtuu pääasiassa kurssin kotisivuilla. Osa tiedotuksesta tulee myös kurssille ilmoittautunelle sähköpostitse.

4.3. Kurssi-ilmoittautuminen on avattu. HUOM! Ilmoittautuminen kurssiin ainoastaan weboodissa!

Projektityö

Projektityössä toteutetaan 'sokeita avustava robotti'. Työssä käytetään laboratoriossa tutkimus- ja opetuskäytössä olevaa J2B2-robottia. Robotti käyttää hyväkseen liikkumisessa bionisia viiksisensoreita sekä törmäysantureita. Työn tavoitteena on, että robotti pystyy viiksisensorien avulla tunnustelemaan ja seuraamaan maahan kiinnitettyä teippiä, jolla simuloidaan sokeita varten käytettyjä merkintöjä.

Ohjausalgoritmin toteutus tapahtuu Matlab/Simulink - ympäristössä, josta toteutus käännetään C:lle real-time workshoppia käyttäen. Käännetty koodi yhdistetään robotin valmiiseen C/C++:lla toteutettuun rajapintaan. Käytännössä ryhmien ei itse tarvitse ohjelmoida C:tä, vaan suurin osa toteutuksesta tapahtuu Matlab-ympäristössä.

Projektityö toteutetaan ryhmissä ja kurssin lopuksi järjestetään ryhmien välinen kilpailu nopeimmasta ja tarkimmasta toteutuksesta.

Projetktiyön aikataulusta ja ryhmäjaosta sovitaan ensimmäisellä kerralla. Projektityöohjeeseen pdf ja projektin esittelyyn ppt voi tutustua jo etukäteen. Projektityötä varten tarvittava ohjelmisto zip on myös saatavilla etukäteen. Robottiin kannattaa myös tutustua tarkemmin FSR-kurssin projektityösivuilla.

Projektityöryhmät

Ryhmä 1
Mikko Ruoho
Janessa Wahlström
Juha Korhonen
Mikko Vaittinen
Sampsa Vähä-Karvia

Ryhmä 2
Juuso Salonen
Tuomas Hyytiä
Timo Karlsson
Tuukka Tyllilä
Aki Teliö

Ryhmä 3
Hannes Hyvönen
Salla Repo
Tapio Tarvainen
Teemu Kuusisto
Ilmari Suominen
Turo Keski-Jaskari

Kurssin henkilökunta

Seminaarit
Professori Aarne Halme
Dosentti Pekka Appelqvist
Projektityö
DI Pekka Autere

Sähköpostit: etunimi.sukunimi@tkk.fi