LU-KFS-b14

Kiberfizikālās sistēmas (KFS)

LU DF bakalaura studiju kurss DatZ2035, meklēt eStudijās.

KFS, tai skaitā sensori, iegultas iekārtas, to programmēšana un robotika

• Notiek: Ceturtdienās 16:30 (var nākt vēlāk) - ~18:30 (var iet prom ātrāk).
• Vieta: LU DF 312. telpā.
• Vada: Leo Seļāvo

• KFS specseminara atsauksmes no iepriekšējiem gadiem.

Definīcija

No CPS-Week - konferences par kiberfizikālajām sistēmām:

"Cyber-physical systems (CPS) are complex engineering systems that rely on the integration of physical, computation, and communication processes to function. Theories, algorithms, systems and methodologies developed for CPS are the foundations for applications like Internet of Things, industrial internet and automation, smart transportations, smart grids, smart cities, buildings and homes, data centers, health care, wellbeing and so on. Such systems must be operated safely, dependably, securely, efficiently and in real-time."

Tēmas

• Kiber-fizikālas sistēmas (CPS)
• Bezvadu sensoru tīkli (WSN)
• Inteliģentās transporta sistēmas (ITS)

Aktivitātes

• Lekcijas un diskusijas par KFS, sensoriem, iegultām sistēmām, robotiem, viediem transporta līdzekļiem, un tml.
• Būvējam un programmējam robotus, Lego Mindstorms, Arduino sistēmiņas, un citus mazus verķus.

• Robotikas klubam ir arī savs portāls.

Vērtēšana specseminārā

Specsemināra noslēgumā visiem dalībniekiem elektroniski jāiesūta pašnovērtējums vienas lapas apjomā.

(Šo varētu iesūtīt arī izmantojot Google Forms)

• Iesūtāmā epasta tēmai ("Subject") ir jābūt: "KFS KD Vards Uzvards".
• Pašnovērtējuma dokumentam jābūt piekabē, PDF faila formātā ar nosaukumu: "KFS_KD_Vards_Uzvards.pdf"

Pašnovērtējumā jāatbild uz sekojošiem jautājumiem:

1. Kāds uzdevums tika izvirzīts
2. Kas no tā izdarīts, kādi secinājumi
3. Kas no plānotā netika paveikts, kādi secinājumi.
4. Ko specseminārs deva, ko no ieceretā nedeva.
5. Kā vērtē savu dalību un paveikto seminārā, tai skaitā ar cik ballēm 10 ballu sistēmā.

Ja šāds pašnovērtējuma - kursa noslēguma darbs nav savlaicīgi iesūtīts, tad Jūsu darbību specseminārā nav iespējams vērtēt ar atzīmi.

Kalendārs

Nr.p.k.	Datums	Vada	Tēma
1.	04.09.2014	AM	Specsemināru prezentācija 13. auditorijā. Prezentācija
2.	11.09.2014	LS, AM	Ievads kiberfizikālajās sistēmās - kas tās ir un ko tās ēd aukstajā gadalaikā :) Prezentācija
3.	18.09.2014	AM	Elektronikas pamatelementi. Rezistors, kondensators, indukcijas spole. Diode un tās paveidi. Tranzistors un tā paveidi. Analogās un ciparu mikroshēmas. Mikrokontrolieri. FPGA. Prezentācija
4.	25.09.2014	LS, AM	Elektroenerģija. Spriegums, strāvas stiprums, jauda. Vienreizēji un daudzkārt izmantojami enerģijas avoti. Enerģijas ieguve no apkārtējās vides. Auto elektrotīkla izmantošana KFS vajadzībām. Enerģijas avota izvēle atkarībā no plānotā iekārtas darbības režīma un ilguma. Enerģijas taupīšanas paņēmieni. Prezentācija
5.	02.10.2014	AM	Mācību ekskursija uz Eegloo Pitching event #10. Prezentācija
6.	09.10.2014	LS, AM	Elektriskie mērījumi. Voltmetrs, ampērmetrs, ommetrs. Osciloskops. Signālģenerators. Spektra analizators. Loģiskais analizators. Specifika mērījumos, kas saistīti ar mazām strāvām un spriegumiem, kā arī augstām frekvencēm. Prezentācija
7.	16.10.2014	LS, AM	Rīki un paņēmieni elektronikas projektu izstrādē. Shēmu zīmēšana (CadSoft EAGLE, TinyCAD, KiCad) un simulēšana (LTspice, ngspice, eispice). Maketplates, lodalvas, kušņi. Lodēšanas pamatprincipi. Iespiesto plašu projektēšana (FreePCB, ExpressPCB) un izgatavošana, t.sk. mājas apstākļos. Prezentācija
8.	23.10.2014	LS, AM	Sensori. Analogās un ciparu saskarnes. Mērāmā lieluma diapazons un precizitāte. Plaša pielietojuma sensori – gaisma, mitrums, temperatūra. Viedi sensori ar iekļautu datu apstrādi. Vairāku sensoru izmantošana ar mērķi iegūt savstarpēji papildinošus datus. Prezentācija
9.	30.10.2014	LS, AM	Bezvadu sakari. Viļņa garums, frekvence, modulācija. Dažādu garumu viļņu izplatīšanās reālos apstākļos. KFS izmantotie frekvenču diapazoni. Antenas, kabeļi, konektori. Antenu virziendarbība. Skinefekts. Prezentācija
10.	06.11.2014	LS, AM	Elektronikas prototipēšanas platformas. Arduino, TelosB, Raspberry Pi. Saskarnes, veiktspēja, enerģijas patēriņš. Platformas izvēle atkarībā no projekta specifikas. Programmatūras izstrāde iegultām sistēmām. Prezentācija
11.	13.11.2014	LS, AM	Platformas: TelosB un klonētas sistēmas. Izmantojam Seal Blockly un MansOS. Hacking session.
	19.11.2014 13:30-15:00	LS	Mācību ekskursija uz Elektronikas un datorzinātņu institūtu.
12.	20.11.2014	AM	Platformas: Arduino un klonētās sistēmas. TinkerKit. Hacking session. Prezentācija
13.	27.11.2014	LS, AM	Platformas: Raspberry Pi un ko ar to darīt. Hacking session. (vieslektors Reinholds Zviedris) Prezentācija
14.	04.12.2014	LS, AM	Ārtelpu navigācija. GPS, Glonass, Galileo. Inerciālā navigācija. Akselerometrs, žiroskops. Magnetometrs. Iekštelpu navigācija. Ultraskaņa, WiFi vai citu speciālu signālu stipruma mērījumi. Kalmana filtri. Risinājuma izvēle atkarībā no projekta specifikas. Prezentācija
15.	11.12.2014	AM	Ievads robotikā. Ievads inteliģentajās transporta sistēmās (ITS). Prezentācija
16.	18.12.2014	AM	CUDA grafiskā serde un tās programmēšana - kas tas ir un kā to izmantot. Signāli un to apstrādes triki. Ievads ar MATLAB un OCTAVE. Prezentācija
	13.01.2015 09:30-11:30	LS, AM	Projektu prezentācijas

Projekti un piemēri

• 11 Arduino projects that require major hacking skills — or a bit of insanity
• Ardusumo: an Open Source Platform for Fighting Robots
• What's Inside Google Glass?
• DARPA Challenge: Build Virtual Robots
• Emergency Reporting Using Smartphone
• BEGINNERS: How to Build Your First Robot Tutorial (paldies par materiālu Vitai Reizupai!)
• Using GPS and Accelerometer Data for Rowing Race Tracking
• DIY Arduino based metal detector

Potenciālā tēma kursa projektam

• Robotu sacīkstes RTOS kursā. Real-Time Operating Systems (RTOS), has an autonomous robot race each year. The robot is controlled by two Texas Instruments TM4C123 ARM Cortex M4 microcontrollers. The students design and implement a distributed RTOS and implement autonomous driving with up to 8 sensors and two motor
• Latvijas Robotikas Čempionāts -> Disciplīnas un noteikumi -> Freestyle: kategorijā var demonstrēt savus robotikas sasniegumus. Dalībniekam jāsagatavo neliels stāstījums par sava robota funkcijām un pielietojumu. Roboti tiks vērtēti galvenokārt pēc sarežģītības, inovatīvās pieejas un tehniskā izpildījuma.
• Piemērs radiovadāmam 1:24 mēroga auto modelim, kuru papildinot ar Arduino vai Raspberry Pi, var izveidot autonomu robotu dalībai Latvijas Robotikas Čempionātā Freestyle disciplīnā.

Iepriekšējie projekti seminārā

• noslodzes monitors ar LCD un Arduino - kā lietot Arduino LCD moduli. (Pirmkods).
• Trikopteris - lidojošs aparāts ar trim motoriem un vienu servo.

Resursi un prezentācijas ārpus LU

• Par BST un precīzo medicīnu (video, TEDx)
• Cyber physical systems - a concept map
• Fritzing Fab - PCB pasūtīšana no Vācijas, tai skaitā Arduino shield-iem.

Raspberry-Pi (RasPi)

Dators par $25 -$35 ar Linux un HDMI kas var izdot BluRay kvalitātes video

• Raspberry Pi foundation
• Kembridžas profesora Alan Mycroft video prezentācija par RasPi un algoritmisko domāšanu.
• Slaidi par RasPi no prezentācijas.
• Wikipedijas lapa par RasPi
• Raspberry Pi® chipKIT™ Expansion Board