Podstawy robotyki

W celu przyswojenia treści zajęć wymagana jest znajomość algebry, geometrii i analizy matematycznej w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów.

przedmiot obowiązkowy

(siatka 2016/17)

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (54 godz.):

- udział w wykładach – 30

- udział w laboratoriach – 24

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (71 godz.):

- przygotowanie do laboratorium – 5

- przygotowanie i pisanie projektu – 28

- przygotowanie do egzaminu – 25

- przygotowanie do kolokwium – 13

Łącznie: 125 godz. (5 ECTS)

(siatka 2017/18)

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (54 godz.):

- udział w wykładach – 30

- udział w laboratoriach – 24

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (66 godz.):

- przygotowanie do laboratorium – 5

- przygotowanie i pisanie projektu – 28

- przygotowanie do egzaminu – 25

- przygotowanie do kolokwium – 8

Łącznie: 120 godz. (4 ECTS)

(od siatki 2018/19)

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (60 godz.):

- udział w wykładach – 30

- udział w laboratoriach – 30

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (71 godz.):

- przygotowanie do laboratorium – 5

- przygotowanie i pisanie projektu – 28

- przygotowanie do egzaminu – 25

- przygotowanie do kolokwium – 13

Łącznie: 131 godz. (5 ECTS)

W1: Potrafi przygotować i dokonać analizy kinematyki prostej i odwrotnej robotów przemysłowych – K_W01, K_W02

W2: Ma wiedzę w zakresie dynamiki robotów przemysłowych – K_W02, K_W05

W3: Zna budowę, zasadę działania i zastosowania robotów oraz orientuje się trendach rozwojowych robotyki – K_W10

U1: Potrafi pozyskiwać informacje z dokumentacji obejmującej budowę, analizę i sterowanie robotów przemysłowych – K_U01, K_U03

U2: Potrafi samodzielnie napisać, skompilować, uruchomić i testować program do analizy kinematyki prostej i odwrotnej wybranych robotów przemysłowych – K_U02, K_U11, K_U16

U3: Potrafi przygotować sprawozdanie zawierające opis kinematyki prostej i odwrotnej wybranych robotów przemysłowych – K_U05, K_U16

K1: Orientuje się w czynnikach ekonomicznych związanych z zastosowaniem robotów w systemach przemysłowych – K_K03

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa
- projektu

Celem zajęć z Podstaw robotyki jest:

1. przekazanie podstawowej wiedzy z zakresu:

a) budowy, zasady działania i zastosowania robotów

b) opisu pozycji i orientacji brył sztywnych

c) kinematyki i dynamiki manipulatorów

2. wykształcenie umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów związanych wyznaczeniem kinematyki prostej i odwrotnej manipulatorów robotów przemysłowych oraz równań ruchu prostych konstrukcji manipulatorów.

Wykład

1. Wprowadzenie

1.1. Klasyfikacja robotów ze względu na obszar zastosowania

1.2. Elementy składowe i struktura robotów

1.3. Rys historyczny

1.4. Podstawowe definicje

1.5. Efektory robotów przemysłowych

2. Opisy przestrzenne i przekształcenia układów współrzędnych

2.1. Przesunięcia układów współrzędnych

2.2. Obroty układów współrzędnych

2.3. Przekształcenia jednorodne

3. Kinematyka prosta

3.1. Łańcuchy kinematyczne

3.2. Reprezentacja Denavita-Hartenberga

4. Odwrotne zadanie kinematyki

4.1. Kinematyka odwrotna pozycji – podejście geometryczne

4.2. Odprzężenie kinematyczne

4.3. Kinematyka odwrotna orientacji

5. Kinematyka prędkości – jakobian manipulatora

5.1. Wyprowadzenie jakobianu

5.2. Osobliwości

5.3. Kinematyka odwrotna prędkości i przyspieszenia

6. Dynamika łańcucha kinematycznego

6.1. Formalizm Lagrange’a

6.2. Energia kinetyczna i potencjalna ogniwa

6.3. Równania ruchu

Laboratorium

Podczas zajęć laboratoryjnych studenci rysują schematy kinematyczne manipulatorów, analizują ich konstrukcje, wyznaczają stopień ruchliwości manipulatora, rozwiązują zadania z kinematyki prostej i odwrotnej a uzyskane wyniki implementują i testują w programie MATLAB.

1. Jezierski E.: Dynamika robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2006

2. Spong M. W., Vidyasagar M.: Dynamika i sterowanie robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1997

3. Buratowski T.: Podstawy robotyki, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2006

4. Craig J. J.: Wprowadzenie do robotyki. Mechanika i sterowanie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1995

5. Szkodny T.: Zbiór zadań z podstaw robotyki, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2010

6. Wawrzecki J.: Teoria manipulatorów, Politechnika Łódzka, 2007

Wykład

Metody oceniania:

Egzamin pisemny – W1, W2, W3, K1.

Kryteria oceniania:

Do egzaminu mogą przystąpić osoby które uzyskały pozytywną ocenę z laboratorium. Ocena z egzaminu ustalana jest na podstawie sumy uzyskanych punktów według schematu:

[0%, 50%) – ocena: 2

[50%, 60%) – ocena: 3

[60%, 70%) – ocena: 3+

[70%, 80%) – ocena: 4

[80%, 90%) – ocena: 4+

[90%, 100%] – ocena: 5

Laboratorium

Metody oceniania:

- projekt w skład którego wchodzi przygotowanie opisu i programu przedstawiającego wizualizację oraz wyliczającego kinematykę prostą i odwrotną manipulatora – W1, U1, U2, U3.

- kolokwium pisemne – W1.

Kryteria oceniania:

Ocena za projekt i ocena z kolokwium ustalana jest na podstawie sumy uzyskanych punktów według schematu:

[0%, 50%) – ocena: 2

[50%, 60%) – ocena: 3

[60%, 70%) – ocena: 3+

[70%, 80%) – ocena: 4

[80%, 90%) – ocena: 4+

[90%, 100%] – ocena: 5

Jeśli projekt i kolokwium zostało zaliczone na ocenę pozytywną, ocena końcowa z laboratorium jest wyliczana na podstawie średniej arytmetycznej z uzyskanych ocen

[3.0, 3.4) – ocena: 3

[3.4, 3.8) – ocena: 3+

[3.8, 4.2) – ocena: 4

[4.2, 4.6) – ocena: 4+

[4.6, 5.0] – ocena: 5

w przeciwnym przypadku ocena 2.

Nie dotyczy.