Основи робототехніки
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.151.00.O.032
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: доцент, к.т.н. Васильківський Ігор Степанович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
інтегральних:
- ІНТ здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної дія-льності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі.
загальних:
- ЗК1 здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;
- ЗК10 здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з ме-тою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
фахових:
- ФК5 здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розу-міння принципів їх роботи, аналізу їх властивостей, призначення і технічних хара-ктеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування;
- ФК6 здатність використовувати для вирішення професійних завдань новітні техно-логії у галузі автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій, зокрема, проектування багаторівневих систем керування, збору даних та їх архівування для формування бази даних параметрів процесу та їх візуалізації за допомогою за-собів людино-машинного інтерфейсу;
- ФКС2.4 здатність застосовувати сучасні технології програмування систем керуван-ня роботизованими комплексами та систем їх диспетчеризації з врахуванням принципів кібербезпеки таких систем.
Результати навчання: знати:
- галузі застосування роботизованої техніки;
- складові робота, поняття робота та маніпулятора, види сенсорів; - види роботів, їх призначення;
- принципи роботи системи керування, особливості програмування;
вміти:
- складати план роботи з виконання проекту та план проектної діяльності;
- здійснювати пошук інформації (технології, матеріали, застосування) та виробів-аналогів;
- вибирати необхідні технічні засоби для побудови;
- розробляти кінематичну схему;
- проектувати конструкцію робота;
- добирати конструкційні матеріали, інструменти, пристосування; - обґрунтовувати добір конструкційних матеріалів залежно від призначення робота;
- визначати способи з’єднання деталей між собою;
- складати робота з існуючих блоків;
- організовувати робоче місце під час виконання різних робіт; - описувати принцип функціонування робота під керуванням процесора, алгоритм керування рухами робота;
- створювати програму для робота, завантажувати, проводити тестування
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Основи автоматики та автоматизації;
- Електроніка та схемотехніка;
- Мікропроцесорна техніка;
- Технологічні вимірювання та прилади;
- Технологічне обладнання та механізми.
Кореквізити:
- Мікроконтролери та виконавчі пристрої робототехнічних систем
- Роботизовані комплекси промислових виробництв;
- Технології програмування робототехнічних систем
Короткий зміст навчальної програми: Загальні відомості про робототехніку та галузі її застосування. Поняття робота. Коротка історія розвитку робототехніки. Галузі застосування та види роботів. Огляд сучасного стану робототехніки в Україні та світі. Складові частини робота та їх взаємодія. Правила безпечної роботи та санітарно-гігієнічні вимоги. Організація робочого місця.
Проектування, конструювання та програмування роботів. Постановка проблеми. Робота з інформаційними джерелами. Визначення завдань для виконання проекту роботизації. Пошук інформації, необхідної для виконання завдань проекту. Орієнтовний напрямок пошуку: роботи та маніпулятори, побутові роботи, роботи-прибиральники, роботи-складальники, промислові роботи, роботи-дослідники. Аналіз та систематизація зібраної інформації. Створення банку ідей.
Конструктивні матеріали, сенсори та мотори, система керування. Розробка і розрахунок робочого органу. Середовище програмування робота. Базові програмні блоки. Алгоритми керування рухом робота.
Опис: Вступ. Промисловий робот – виникнення, сучасний стан і перспективи розвитку. Загальні поняття і визначення.
Управління рухом людини: Постановка завдання. Загальна схема системи управління рухом. Динамічні рівні управління рухом людини. Тактичний рівень управління рухом. Стратегічний рівень управління рухом.
Структура, основнi технiчнi показники і класифікація промислових роботів. Характеристика виконавчої системи: зона обслуговування, кординатна система, число ступенів руху. Кінематична структура промислових роботів
Робочі органи маніпуляторів. Призначення і класифікація робочих органів. Захватні пристрої. Класифікація захватних пристроїв. Будова захватних пристроїв і принцип дії. Механічні некеровані захватні пристрої. Робочий інструмент. Розрахунок захватних пристроїв.
Приводи роботів. Класифікація приводів, їх основні параметри і характеристики. Пневматичні приводи. Гідравлічні приводи. Електричні приводи. Комбіновані приводи. Рекуперація енергії в приводах. Штучні м’язи
Класифікація систем управління роботами. Системи програмного управління. Системи дискретного циклового і позиційного управління. Системи безперервного управління. Системи управління по силі. Системи адаптивного управління. Узагальнена структурна схема системи управління сенсорним роботом. Система інтелектуального управління. Особливості управління засобами пересування роботів. Системи групового управління роботами.
Класифікація інформаційних систем. Основні давачі, що застосовуються в інформаційних системах. Точність позиціонування промислового робота. Системи технічного зору
Застосування засобів робототехніки в промисловості. Класифікація технологічних комплексів із застосуванням роботів. Компонування роботизованих технологічних комплексів. Управління технологічними комплексами. Етапи проектування технологічних комплексів. Особливості роботизації технологічних комплексів в діючих виробництвах. Гнучкі виробничі системи.
Допоміжні пристрої в роботизованих комплексах. Структура та основні задачі допоміжних пристроїв. Магазинні допоміжні пристрої: саморухомі, з примусовим рухом. Бункерні допоміжні пристрої: завантажувально-орієнтуючі, вібраційні. Механічні транспортери: крокові, стрічкові, пластинчаті, роликові та вібраційні конвеєри.
Типові механізми роботизованих комплексів і основи їх розрахунку. Класифікація, функції та характеристики механізмів. Кінематичні схеми та основні характеристики механічних передач. Кулачкові, мальтійські, храпові механізми: загальні відомості, види, застосування
Екстремальна робототехніка. Приблизний перелік робіт і технологічних операцій, які виконуються в екстремальних умовах. Екстремальна робототехніка в промисловості. Космічна робототехніка. Підводні роботи. Військова робототехніка.
Соціально-економічні аспекти робототехніки. Соціально-економічна ефективність застосування засобів робототехніки. Техніка безпеки в робототехніці. Перспективи розвитку робототехніки.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на лабораторних заняттях проводиться з метою виявлення готовності студента до занять у таких формах:
• вибіркове усне опитування перед початком занять;
• фронтальна перевірка наявності підготовки і домашніх завдань протягом 5-10 хв.;
• оцінка активності студента у процесі занять, збирання схем, виконання завдань і т. ін.;
• виконання мети, поставлених завдань, правильність і повнота оформлення звіту до лабораторної роботи;
• відповіді на контрольні питання при захисті лабораторної роботи.
Контрольні запитання поділяються на:
а) тестові завдання – вибрати вірні відповіді;
б) проблемні – створення ситуацій проблемного характеру;
в) питання-репліки – виявити причинно-наслідкові зв’язки;
г) ситуаційні завдання – визначити відповідь згідно певної ситуації;
д) питання репродуктивного характеру – визначення практичного значення;
е) інтерактивні завдання вікторинного та ігрового характеру.
Підсумковий контроль проводиться за результатами поточного контролю та виконання і захисту контрольної роботи.
Критерії оцінювання результатів навчання: - Поточний контроль (40%): письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування;
- підсумковий контроль (60%, залік): контрольно-розрахункова робота.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Введення у мехатроніку / О.М. Яхно, А.В. Узунов, А.Ф. Луговський. –К.: НТУУ «КПІ», 2008.
2. Цвіркун Л. І. Робототехніка та мехатроніка : навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. - Д. : НГУ, 2010.
3. Юревич Е.І. Основы робототехніки. – 2-е вид., перероб. і доп. – К.:, 2007.
4. Юревич Е.І. Інтелектуальні роботи.– Машинобудування, 2007.
5. Мазепа С. С. Програмне керування роботами в РТК : навч. посібник для студ. вищих навч. закл.. - Л. : Видавництво Національного ун-ту "Львівська політехніка", 2003.
6. Костюк В.І., Спину Г.О., Ямпольський Л.С., Ткач М.М. Робототехніка.-К.:Вища шк.., 1994.
7. Ніколайчук В.М. Основи робототехніки. Навчальний посібник. – Рівне : НУВГП, 2008.
8. Основи автоматики та робототехніки: Навчальний посібник/
А. М. Гуржій, А. Т. Нельга, В. М. Співак, О. С. Ітякін: –Дніпро: «Гарант СВ», 2021.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).