Робототехніка, частина 1
Спеціальність: Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка
Код дисципліни: 6.175.05.E.135
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Інформаційно-вимірювальних технологій
Лектор: Скоропад Пилип Ізидорович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: В результаті вивчення дисципліни підготовлений фахівець повинен:
• вміти застосовувати на практиці основні засади та принципи теорії побудови і функціонування роботів та роботизованих систем;
• набути практичних навичок у їх проектуванні та налагодженні;
• вміти впроваджувати сучасні методи роботизації технологічних процесів об’єктів виробництва.
Результати навчання: Результати навчання:
- знати принципи дії та математичні моделі складових частин робототехнічних засобів; основні принципи проектування систем автоматизації і управління об'єктами різного призначення в режимі реального часу; типові маршрути і процедури проектування; верифікацію проектних процедур;
- знати склад конструкторської проектної документації електромеханічних та електронних вузлів і робототехнічних систем; склад робочої конструкторської документації механічних складальних одиниць і деталей робототехнічних систем; сучасні системи моделювання робототехнічних систем;
- вміти виконувати розрахунково-графічні роботи з проектування інформаційних, електронних і мікропроцесорних модулів мехатронних і робототехнічних систем; проводити уніфікацію і нормалізацію основних параметрів механізмів промислових роботів; оцінювати проектовані вузли і агрегати стосовно їх економічної ефективності;
- володіти досвідом проектування систем автоматизації і управління, застосування програмно - технічних засобів для конструювання мехатронних і робототехнічних систем;
- вміти розробляти методики проведення експериментів і проводити експерименти на діючих макетах мехатронних і робототехнічних систем та їх підсистемах, обробляти результати експериментів з застосуванням сучасних інформаційних технологій і технічних засобів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: 6. Перелік попередніх та супутніх і наступних навчальних дисциплін Попередні навчальні дисципліни:
Вища математика, Фізика, Конструювання та технологія виготовлення засобів вимірювання, Інженерна та комп’ютерна графіка.
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
Проектування роботизованих систем, Аналогові інтегровані схеми інформаційно-вимірювальної техніки, Тестування програмно-апаратних засобів, 3-D моделювання деталей та вузлів. Previous academic disciplines:
Higher mathematics, Physics, Design and manufacturing technology of measuring instruments, Engineering and computer graphics.
Associated and following academic disciplines:
Design of robotic systems, Analog integrated circuits of information and measurement equipment, Testing of software and hardware, 3-D modeling of parts and assemblies.
Короткий зміст навчальної програми: Короткий зміст:
Історія робототехніки. Визначення машини. Визначення промислового робота. Кінематичний ланцюг. Визначення механізму. Механічний зворотний зв'язок. Термінологія в галузі робототехніки. Робототехнічні системи. Класифікація роботів. Структура і будова промислових роботів. Маніпулятор. Визначення кінематичної пари. Класифікація кінематичних пар. Класифікація ланок промислових роботів. Виконавчий механізм промислового робота. Ступені рухливості промислових роботів. Компонування маніпулятора. Базові системи координат маніпулятора. Складання розрахункової кінематичної моделі промислових роботів. Промислові роботи та їх класифікація. Діапазони переміщень по ступенях свободи промислових роботів. Похибка позиціонування робочого органу промислових роботів. Робоча зона робота. Об'єм робочої зони робота. Вибір типу системи програмного керування робота. Класифікація промислових роботів за рядом ознак з урахуванням цільового призначення і функціональних можливостей: вантажопідйомності, типу систем керування, типу компонувальних схем, конструктивного виконання. Структурні схеми роботів різних поколінь. Промислові роботи агрегатно-модульного типу. Способи реалізації принципу агрегатної побудови роботів з уніфікованих вузлів. Модулі, з яких комплектуються роботи. Приводи промислових роботів. Загальна структура приводу промислового робота. Класифікація силових модулів за видом використовуваних енергоносіїв: електропривід, гідропривід, пневмопривід. Системи програмного керування промислових роботів. Основні принципи керування, реалізовані в приводах промислових роботів. Класифікація систем програмного керування промислових роботів: циклова, позиційна, контурна. Інформаційні системи роботів. Класифікація сенсорних пристроїв промислових роботів. Дистанційно керовані роботи і маніпулятори. Класифікація дистанційно керованих маніпуляторів за типом систем керування. Захватні пристрої промислових роботів. Класифікація захватних пристроїв. Роботизовані технологічні комплекси в машинобудуванні. Допоміжне обладнання роботизованих технологічних комплексів. Основні принципи проектування промислових роботів. Компоновка робота і його кінематична структура.
Опис: Робототехніка. Історія робототехніки. Кінематичний ланцюг. Визначення механізму. Структура і будова промислових роботів. Маніпулятор. Визначення кінематичної пари. Класифікація кінематичних пар. Класифікація ланок промислових роботів. Промислові роботи та їх класифікація. Технічні вимоги та параметри промислового робота. Робоча зона робота. Об'єм робочої зони робота. Приводи промислових роботів. Загальна структура приводу промислового робота. Класифікація приводів за ступенем керованості. Класифікація силових модулів промислового робота за видом використовуваних енергоносіїв: електропривід, гідропривід, пневмопривід. Системи програмного керування промислових роботів. Основні принципи керування, реалізовані в приводах промислових роботів. Робот як об'єкт управління. Ієрархічні рівні автоматизації роботизованого обладнання. Системи програмного керування промислових роботів. Програмовані контролери . Структура програмованого контролера. Структурна схема програмованого мікроконтролера. Режими роботи мікроконтролера: автоматичний; ручний; покроковий; програмування; перегляд програми. Позиційні системи керування роботами. Інформаційні системи роботів. Класифікація сенсорних пристроїв промислових роботів. Сенсори положення маніпулятора. Сенсори чуття маніпулятора. Схеми потенціометричних сенсорів: кутові; лінійні. Обертові трансформатори: резольвери і сельсини. Тахогенератори постійного струму і асинхронні змінного струму. Цифрові сенсори: імпульсні фотоелектричні і кодові. Дистанційно керовані роботи і маніпулятори. Класифікація дистанційно керованих маніпуляторів за типом систем керування: з командним керування; з копіювальним керування; з напівавтоматичним керування. Структурна схема системи односторонньої дії. Структурна схема копіюючої системи двосторонньої дії. Структурна схема напівавтоматичної системи дистанційного керування маніпулятором. Захватні пристрої промислових роботів. Класифікація захватних пристроїв в залежності від виду контакту робочого елементу з об'єктом маніпулювання: односторонньої, двосторонньої та багатосторонньої дії. Класифікація захватних пристроїв за способом орієнтування деталей: центруючі, базуючі, фіксуючі, здатні до перебазування деталі. Класифікація захватних пристроїв за кількістю робочих позицій: однопозиційні та багатопозиційні. Загальна структура захватних пристроїв. Роботи промислові. Пристрої захватні. Типи, приєднувальні розміри. Види виконань фланців захватних пристроїв. Некеровані захватні пристрої. Магнітні захватні пристрої . Вихідні дані для розрахунку захватних пристроїв. Роботизовані технологічні комплекси в машинобудуванні. Терміни та визначення. Вимоги до роботизованих технологічних комплексів, призначених для роботи в гнучких виробничих системах. Класифікація роботизованих технологічних комплексів залежно від призначення. Типові компонувальні схеми роботизованих технологічних комплексів. Основні концепції побудови роботизованих технологічних комплексів. Допоміжне обладнання роботизованих технологічних комплексів. Класифікація типових допоміжних переходів: орієнтування; подавання; фіксування; зняття фіксації; видалення предмета обробки з робочої позиції. Магазинні завантажувальні пристрої . Класифікація магазинних завантажувальних пристроїв. Структурна схема конструктивних елементів магазину. Транспортні системи. Конвеєри. Крокові транспортери. Пневматичні транспортери. Основні принципи проектування промислових роботів. Основні технічні вимоги. Компоновка робота і його кінематична структура
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання
Усне опитування; підсумковий захід – залік (письмово-усна форма)
Критерії оцінювання результатів навчання: Розподіл балів у 100-бальній шкалі: Контрольна робота - 10 балів; Практичні заняття - 20 балів; Лабораторні заняття - 20 балів; Екзамен - 50 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: Література
Основна
1. Яхно О.М., Узунов А.В.,. Луговской А.Ф, и др. Введение в мехатронику. НТУУ «КПИ», 2008.
2. Цвіркун Л.І. Робототехніка та мехатроніка: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. Д.: НГУ, 2010.
3. Юревич Е.И. Основы робототехники. – 2-е изд., пепераб. и доп. СПб.: БХВ - Петербург, 2007.
4. Юревич Е.И. Интеллектуальные роботы. Машиностроение, 2007.
5. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения. Полное руководство пользователя. М.: ДМК Пресс, 2013.
6. Мазепа С.С. Програмне керування роботами в РТК: навч. посібник для студ. вищих навч. закл. Л.: Видавництво Національного ун-ту "Львівська політехніка", 2003.
Допоміжна
1. Ослендер Д.М., Риджли Дж.Р., Ринггенберг Дж.Д. Управляющие программы для механических систем: объектно-ориентированное программирование систем реального времени. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004.
2. Под ред., В.С. Кулешова. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы. М.: Машиностроение. 2007.
3. Тимофеев А.В. Адаптивные робототехнические комплексы. М.: Машиностроение, 2008.
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).