Orientierungseinheit Informatik Lehrgebiet Eingebettete Systeme und Robotik Bernd

Orientierungseinheit Informatik Lehrgebiet Eingebettete Systeme und Robotik Bernd Schürmann Lehrgebietsberater Ziel des Vortrags: Überblick über das Lehrgebiet

Eingebettete Systeme Was ist diesen Systemen gemeinsam? 31. 01. 2012 Folie 2

Eingebettete Systeme n in technische Systeme integriert / vor dem Anwender versteckt n auf eine Anwendung zugeschnitten n breiter Anwendungsbereich: l l l n 31. 01. 2012 Folie 3 industrielle Automation, Werkzeugmaschinen, Robotik Kraftwerkssteuerung, -kontrolle Gebäudeautomation Automobilindustrie (Motorkontrolle, ABS, . . . ) Telekommunikation Consumer Electronics (Mikrowelle, Kameras, CD-Spieler, . . . ) starke Variationsbreite der Systemimplementierung: von reiner HW-Lösung bis zu reiner SW-Lösung

Eingebettete Systeme Funktion + n Echtzeit (Programm muss schnell genug reagieren) n Speicherbedarf (Steuerrechner 1. 000 -mal kleiner als PCs) n Zuverlässigkeit n Sicherheit Aufgabe der Informatik: Nachweis, dass Anforderungen erfüllt werden. (Verständnis für Anwendungsbereich) 31. 01. 2012 Folie 4

Dozenten des Lehrgebiets n Prof. Dr. Karsten Berns AG Robotersysteme Ø Berns Schneider Brandt Kirchner Schürmann Trapp • • Ø radgetriebene Indoor- und Outdoor-Fahrzeuge Kletterroboter Humanoide Roboter • Ø 31. 01. 2012 Folie 5 Realisierung komplexer autonomer Roboterkopf zur Erforschung von Mensch. Maschine-Interaktion Steuerungsarchitektur, intelligente Verhaltenssteuerung

Dozenten des Lehrgebiets n Berns Schneider Brandt Kirchner Schürmann Trapp 31. 01. 2012 Folie 6 Prof. Dr. Klaus Schneider AG Eingebettete Systeme Ø Synchrone Sprachen zur Modellierung reaktiver Systeme Ø Formale Verifikation Ø Controller-Synthese Ø Ausführungszeitanalyse Ø Theorembeweisen in higher order logic

Dozenten des Lehrgebiets n Berns Schneider Brandt Kirchner Schürmann Trapp 31. 01. 2012 Folie 7 n Dr. Jens Brandt AG Eingebettete Systeme Ø Hardware Software Systems Ø Specification and Verification with Higher-Order Logic Dr. Reinhard Kirchner AG Eingebettete Systeme Ø Kommerzielle Prozessoren Ø Projekt: Hardwarenahe Programmierung

Dozenten des Lehrgebiets n PD Dr. Bernd Schürmann Geschäftsführer Ø Berns Schneider Brandt Kirchner Schürmann Trapp n Dr. Mario Trapp IESE Ø 31. 01. 2012 Folie 8 Rechnersysteme Automotive SW Engineering

Kernvorlesung / Kernmodul INF + AI n Grundlagen Eingebetteter Systeme 4 V + 2Ü, 8 ECTS-LP, Sommersemester 31. 01. 2012 Folie 9 Ø Grundlagen der Elektronik Ø Transistorgrundschaltungen, OPs, A/D-Wandler Ø Grundlegende Systemtheorie (u. a. Laplace-Transformation, Faltung, Filter) Ø Steuerung und Regelung Ø Digitale Signalverarbeitung Ø Sensoren und Aktuatoren Ø Hardwareplattformen für eingebettete Systeme

Schwerpunktmodul (12 LP) eine mündliche Prüfung über zwei Vorlesungen INF n Grundlagen Eingebetteter Systeme 4 V + 2Ü, 8 ECTS-LP, Sommersemester + n Prozessorarchitektur 1 Schneider, 2 V + 1Ü, 4 ECTS-LP, D n Grundlagen der Robotik Berns, 2 V + 1Ü, 4 ECTS-LP, D oder 31. 01. 2012 Folie 10

Schwerpunktvorlesung AI: nur allg. Wahlpflicht Gebiet Eingebettete Systeme / Rechnerarchitektur n 31. 01. 2012 Folie 11 Prozessorarchitektur 1 Schneider, 2 V + 1Ü, D/E, Sommersemester Ø Prozessoren mit dynamischem Scheduling (Superskalarität) Ø Prozessoren mit statischem Scheduling (VLIW/DSP) Ø Vektorrechner und Multimedia-Befehlssatzerweiterungen Ø Multiprozessorsysteme und Multicore-Prozessoren

Schwerpunktvorlesung AI: nur allg. Wahlpflicht Gebiet Robotik n 31. 01. 2012 Folie 12 Grundlagen der Robotik Berns, 2 V + 1Ü D, Wintersemester Ø Modellierung von Robotersystemen (Kinematik und Dynamik) Ø Bahnplanung Ø Steuerungsarchitekturen für Robotersysteme Ø Planung Ø Grundlagen der Roboterprogrammierung

Projektmodul INF + AI Gebiet Eingebettete Systeme / Rechnerarchitekur n Hardwarenahe Programmierung Schneider, Kirchner 31. 01. 2012 Folie 13 Ø Assembler-Programmierung Ø SIMD-Programmierung, auch mit Grafik-Karten Ø Multi. Core Programmierung Ø Verwendung anwendungsspezifischer Hardware

Projektmodul INF + AI Gebiet Robotik n Mobile Roboter Berns 31. 01. 2012 Folie 14 Ø Einarbeitung in die modulare Steuerungsarchitektur (MCA) Ø Versuch zur Regelungstechnik Ø Versuch zur Sensorverarbeitung und -fusion Ø Aufbau eines autonomen Gabelstablers zur Durchführung von Transportaufgaben Ø Konkurrierende Kleingruppen im Wettbewerb

Nebenfach EIT (16 ECTS-LP) Auswahl aus drei Gebieten INF n Automatisierung Elektrotechnik für Maschinenbauer I (85 -103, 4 LP) Ø Grundlagen der Automatisierung (85 -457, 6 LP) Ø Lineare Regelungen (85 -504, 6 LP) Ø n Kommunikation Elektrotechnik für Maschinenbauer I (85 -103, 4 LP) Ø Elektronik I (85 -701, 8 LP) Ø Grundlagen der Informationsübertragung (85 -504, 4 LP) Ø n Mikroelektronik Elektrotechnik für Maschinenbauer I (85 -103, 4 LP) Ø Elektronik I (85 -701, 8 LP) Ø Mikroelektronik für Nichtvertiefer (85 -708, 4 LP) Ø 31. 01. 2012 Folie 15

Nebenfach Maschbau (16 ECTS-LP) INF Keine Auswahl n Grundlagen des Maschinenbaus Elemente der Technischen Mechanik I (86 -020, 6 LP) Ø Einführung in die Fertigungstechnik (86 -511, 5 LP) Ø Maschinenelemente f. Hörer anderer FR (86 -209, 5 LP) Ø 31. 01. 2012 Folie 16

Anwendung Informationstechnik AI n Pflichtbereich Grundlagen der Elektrotechnik I + II Ø Grundlagen der Automatisierung Ø Grundlagen der Informationsübertragung Ø Rechnersysteme 2 Ø HM: Vektoranalysis und Differentialgleichungen Ø n Wahlpflichtbereiche Automatisierungstechnik (inkl. Regelungstechnik) Ø Eingebettete Systeme Ø Kommunikationstechnik Ø n Anwendungsbereiche im Master Ambiente Systeme Ø Eingebettete Systeme Ø Kommunikationssysteme Ø 31. 01. 2012 Folie 17

Anwendung Produktions- und Fahrzeugtechnik AI n Pflichtbereich Elemente der Technischen Mechanik I + II Ø Integrierte Konstruktionsausbildung Ø Einführung in die Fertigungstechnik Ø Maschinenelemente für Hörer anderer Fachrichtungen Ø Informationssysteme bzw. Rechnersysteme 2 Ø HM: Vektoranalysis und Differentialgleichungen Ø n Wahlpflichbereiche Vorlesungen aus Produktions- und Konstruktionsbereich Ø Vorlesungen aus KFZ-Bereich Ø n Anwendungsbereiche im Master Produktion und Konstruktion Ø Fahrzeugtechnik Ø 31. 01. 2012 Folie 18

Anwendung Produktions- und Fahrzeugtechnik AI n Pflichtbereich Elemente der Technischen Mechanik I + II Ø Integrierte Konstruktionsausbildung Ø Einführung in die Fertigungstechnik Ø Maschinenelemente für Hörer anderer Fachrichtungen Ø Informationssysteme bzw. Rechnersysteme 2 Ø HM: Vektoranalysis und Differentialgleichungen Ø n Wahlpflichbereiche Vorlesungen aus Produktions- und Konstruktionsbereich Ø Vorlesungen aus KFZ-Bereich Ø n Anwendungsbereiche im Master Produktion und Konstruktion Ø Fahrzeugtechnik Ø 31. 01. 2012 Folie 19

Ausblick: Master-Studiengang INF Vertiefung Entw. eingebetteter Systeme n Vertiefungsmodule (34 ECTS-LP) Verifikation reaktiver Systeme (form. Grdl. , 8 ECTS-LP) Ø Applied Automata Theory (form. Grdl. , 8 ECTS-LP) Ø Autonome Mobile Roboter (AMR) (je 4 ECTS-LP) Ø Parallelrechner (8 ECTS-LP) Ø HW/SW-Systeme (8 ECTS-LP) Ø Echtzeitsysteme (4 ECTS-LP, EIT) Ø Automotive SW Engineering (4 ECTS-LP) (Entwicklung eingebetteter Systeme) (4 ECTS-LP) Ø Sicherheit und Zuverlässigkeit eing. Systeme (4 ECTS-LP) Ø Qualitätsmanagement von SW und Systemen (4 ECTS-LP) Ø Product Line Engineering (4 ECTS-LP) Ø Requirements Engineering (4 ECTS-LP) Ø Protocol Engineering (4 ECTS-LP) Ø 31. 01. 2012 Folie 20 Ø weitere Module aus dem ST-Lehrangebot

Ausblick: Master-Studiengang INF Vertiefung Entwicklung Eing. Systeme n n 31. 01. 2012 Folie 21 Projektmodule Ø Service Roboter und Assistenzsysteme Ø HW-SW-Synthese Ø Software Engineering (Master) Nebenfach EIT (Empfehlung) Ø Automatisierung Ø Kommunikation Ø Mikroelektronik Ø Signalverarbeitung

Ausblick: Master-Studiengang INF Vertiefung Robotik n Vertiefungsmodule (34 ECTS-LP) Algorithmische Geometrie (Theorie, 8 ECTS-LP) Ø Autonome mobile Roboter (8 ECTS-LP, Pflicht) Ø Biologisch motivierte Roboter (8 ECTS-LP, Pflicht) Ø Thema „Eingebettete Systeme“ (8 ECTS-LP, Pflicht) Ø • Ø Thema „Graphik“ • Ø Introduction to Pattern Recognition, Methoden u. Modelle der KI, Anwendungen der KI, Effizientes Lernen Thema „Softwaresysteme“ • 31. 01. 2012 Folie 22 Scientific Visualization, 3 D Computer Vision, Computer Animation Thema „Intelligente Systeme“ • Ø HW/SW-Systeme, Prozessorarchitektur 2, Sicherheit und Zuverlässigkeit v. ES, Automotive SW Engineering Softwarearchitektur verteilter Systeme, Fortgeschrittene Aspekte objektorientierter Programmierung Thema „Kommunikationssysteme“ • Protocol Engineering, Betriebssysteme

Ausblick: Master-Studiengang INF Vertiefung Robotik n Projektmodule Ø n Service Roboter und Assistenzsysteme Nebenfachmodule (16 ECTS-LP) Ø Elektrotechnik • • • Ø 31. 01. 2012 Folie 23 Automatisierung (Empfehlung) Kommunikation Mikroelektronik Maschinenbau (Empfehlung)

Anwendungsbereiche im Master AI Voraussetzungen n Ambiente Systeme Grundlagen eingebetteter Systeme Ø Vernetzte Systeme und Mobilität in verteilten Systemen Ø n Eingebettete Systeme Grundlagen eingebetteter Systeme Ø Grundlagen des SW-Engineering Ø n Fahrzeugtechnik Ø n Kommunikationssysteme Ø n Vernetzte Systeme und Mobilität in verteilten Systemen Produktion und Konstruktion Ø 31. 01. 2012 Folie 24 Anwendung Fahrzeugtechnik im Bachelor Anwendung Produktion und Konstruktion im Bachelor