Robotin käyttöjärjestelmän (ROS) opetusmateriaalin kehittäminen: robottien luominen ja ohjaus

The Robot Operating System (ROS) is a well-known open-source framework in the field of helping people build robot applications. It contains abundant resources of software libraries and tools. However, ROS’s massive resources could be complicated and intimidating for beginners. For now, multiple types of resources are available. There are learning platforms to learn the subject, such as Construct, Coursera, and Udemy. In addition, official tutorials include ROS wiki and Moveit tutorial materials. Books are also available as the most traditional material. However, the existing materials are tutorials that lack exercises or mainly focus on the mathematics behind the operation instead of teaching the specific steps of ROS’s practical use and structure. The lack of exercise is a problem since ROS is a project-based tool. Following the tutorial, mostly copying and pasting, can only show the learner the fancy results but not upgrade their ability to apply the methods to their projects. Thus, the goal of this thesis was to develop good lectures and exercises for a few selected topics. The pillars included in the project were URDF, manipulation, and control. The pillars covered the knowledge of creating and controlling a robot from scratch. Therefore, the expected outcome of learning the designed courses is gaining the capacity to create an original project from scratch by implementing the learned contents into the project. While making the materials, multiple changes were made in structures, specific contents, and sizes. In the end, slides introduce the concepts and usages of each function and exercises guild the students from a project gradually were made. All materials were original and considered proper for beginners to ensure the outcome met the expectation. In the future, the materials made in the thesis will be published on the website of the Digitally project and be used as open-source teaching materials. Digitally is a project that focuses on mobile and manipulation robotics. It aims to develop high-quality ROS materials and open self-learning tools. Multiple lectures might use the materials in the future. They could do further modifications to suit their style more and base the understanding of the subject. Moreover, after taking the course, students may give feedback which would be the basis of the further modifications.Robot Operating System (ROS) on yleisesti tunnettu avoimen lähdekoodin kehys kenttä auttaa ihmisiä rakentamaan robottisovelluksia. Se sisältää runsaasti ohjelmistokirjastojen ja työkalujen resursseja. ROS:n valtavat resurssit voivat kuitenkin olla monimutkaisia ​​ja pelottavia aloittelijoille. Toistaiseksi saatavilla on monenlaisia ​​resursseja. Aiheen oppimiseen on olemassa oppimisalustoja, kuten Construct, Coursera ja Udemy. Lisäksi viralliset opetusohjelmat sisältävät ROS-wikin ja Moveit-opetusmateriaalit. Kirjoja on saatavilla myös perinteisimpänä materiaalina. Nykyiset materiaalit ovat kuitenkin opetusohjelmia, joista puuttuu harjoituksia tai jotka keskittyvät pääasiassa toiminnan takana olevaan matematiikkaan sen sijaan, että opetettaisiin ROS:n käytännön käytön ja rakenteen tiettyjä vaiheita. Liikunnan puute on ongelma, koska ROS on projektipohjainen työkalu. Opetusohjelman seuraaminen, enimmäkseen kopioiminen ja liittäminen, voi näyttää oppijalle vain hienoja tuloksia, mutta ei parantaa heidän kykyään soveltaa menetelmiä projekteihinsä. Näin ollen tämän opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää hyviä luentoja ja harjoituksia muutamiin valituista aiheista. Projektin pilarit olivat URDF, manipulointi ja valvonta. Pilarit kattoivat tiedon robotin luomisesta ja ohjaamisesta tyhjästä. Siksi suunniteltujen kurssien oppimisen odotettu tulos on saada valmiudet luoda omaperäinen projekti alusta alkaen toteuttamalla opitut sisällöt projektiin. Materiaalien valmistuksessa tehtiin useita muutoksia rakenteisiin, erityisiin sisältöihin ja kokoihin. Lopussa diat esittelevät kunkin toiminnon käsitteitä ja käyttötapoja ja tehtiin harjoituksia, jotka kiltaavat opiskelijat projektista. Kaikki materiaalit olivat alkuperäisiä ja niitä pidettiin aloittelijoille sopivina, jotta lopputulos vastaisi odotuksia. Opinnäytetyössä tehdyt materiaalit julkaistaan ​​jatkossa Digitaalisesti-hankkeen verkkosivuilla ja niitä käytetään avoimen lähdekoodin opetusmateriaalina. Digitally on mobiili- ja manipulaatiorobotiikkaan keskittyvä projekti. Sen tavoitteena on kehittää korkealaatuisia ROS-materiaaleja ja avoimia itseoppimistyökaluja. Materiaaleja voi tulevaisuudessa käyttää useilla luennoilla. He voisivat tehdä lisämuokkauksia, jotka sopivat paremmin heidän tyyliinsä ja perustavat aiheen ymmärtämisen. Lisäksi opiskelijat voivat kurssin suorittamisen jälkeen antaa palautetta, joka olisi jatkomuutosten perusta