Předmět: Základy robotiky

« Zpět
Název předmětu Základy robotiky
Kód předmětu MTI/ZRO
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Bakalářský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní a letní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština
Statut předmětu Povinný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Černohorský Josef, doc. Ing. Ph.D.
  • Kajzr Daniel, Ing.
Obsah předmětu
<u>Témata přednášek: </u> Úvod do robotiky, teoretická a technická robotika, využití robotů v praxi (průmysl, podmořský výzkum, lékařství, biorobotika, kosmický prostor). Střední doba bezporuchového provozu, ekonomická efektivnost využitelnosti robotů v praxi. Ukázky činností robotů - manipulace a montáž, svařování, stříkání. Vztahy robotiky a teorie řízení, členění úrovní řízení robotů. Motorický, senzorický a kognitivní subsystém robota. Generace robotů. Stavební prvky robotů, kinematické dvojice, základní kinematické struktury a jejich využitelnost v aplikacích (cylindrické, sférické, angulární a scara systémy souřadnic). Koncové efektory a chapadla. Mobilní roboty. Maticové metody popisu kinematiky robotů, přímá a inverzní úloha kinematiky. Analytické a numerické metody řešení inverzní úlohy. Maticové metody generování dynamických modelů PRaM. Analýza pracovního prostoru a plánování trajektorií (PTP, CP a CCP), interpolační metody pohybu. Pneumatické, hydraulické a elektrické pohony robotů. Servopohony pro PRaM, dělení a možnosti technické využitelnosti. Bloková schémata. Regulace servopohonů, stabilita a stabilizace nelineárních systémů, návrh maticových lineárních PD a PID regulátorů, možnosti optimálního nastavování parametrů regulátorů. Průmyslové řídící systémy robotů a manipulátorů, využitelnost z hlediska technických aplikací (PTP, CP, CCP). Projektování a provoz robotizovaných systémů: analýza objektů výroby, výrobní prostředky pro robotizované systémy, interface a speciální vybavení, robotické moduly, buňky a seskupení. Řízení robotických systémů. <u> Náplň cvičení: </u> Bezpečnostní školení v Laboratoři inteligentních robotů S15. Seznámení studentů s technickým vybavením laboratoře. Ukázky činnosti robotů. Základy programování řídících systémů robotů v laboratoři, volba trajektorie a rychlosti mezi programovanými body, čekání, přesnost polohování, návaznost činností mezi jednotlivými roboty apod. Využití softwarového prostředí RobotStudio. Vytváření matematických modelů kinematiky robotů. Cylindrické, sférické, angulární a scara systémy souřadnic. Metody řešení inverzní úlohy kinematiky, analytické řešení na příkladě. Aplikace numerických metod v inverzní úloze. Modelování mechatronických uzlů pomocí Lego stavebnice, mobilní roboty. Stabilizace nelineárních mechanických systémů pomocí kvazi PID maticových regulátorů. Servopohony, seřizování regulátorů podle volitelných kriterií, polohová a rychlostní zpětná vazba.

Studijní aktivity a metody výuky
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Laboratorní praktika
  • Účast na výuce - 40 hodin za semestr
Výstupy z učení
V předmětu jsou probírány základní pojmy robotiky. Vychází se z obecné definice robota jako kybernetického systému. Následuje úvod do kinematiky robotů, jsou studovány pohybová ústrojí, servopohony, výstupní hlavice a dále výrobní linky. Následuje programování robotů s využitím vizualizace RobotStudio, tvorba a ladění programů. Obecné koncepce řídících systémů.
Student získá teoretické poznatky a praktické dovednosti z oblasti obecné robotiky. Bude schopen sám navrhovat jednoduchá robotická pracoviště, programovat roboty, navrhovat jednoduché senzorické subsystémy.
Předpoklady
Podmínka registrace: není stanovena

Hodnoticí metody a kritéria
Kombinovaná zkouška

Předpokládají se základní znalosti z kinematiky a dynamiky, dále vybrané metody seřízení PID regulátorů a elementární znalosti o stavovém prostoru.
Doporučená literatura
  • Angeles J. Fundamentals of Robotics Mechanical Systems. Springer-Verlag, New York, 2003,second edition.
  • Chvála B. - Matička R. - Talácko J. Průmyslové roboty a manipulátory. SNTL, Praha, 1990.
  • Chvála B. a kol. Automatizace. SNTL, Praha, 1985.
  • Kárník L. - Novák - Marcinčin J. Biorobotická zařízení. Nakl. MÁRFY SLEZKO, 1999.
  • Schilling R. J. Fundamentals of Robotics. Analysis and Control. Prentice Hall, Englewood Cliffts, New Jersey,1990.
  • Vukobratovič M. - Kirčanski M. Scientific Fundamentals of Robotics 3. Springer-Verlag, Berlin, 1986.
  • Zehnula K. Čidla robotů. SNTL, Praha, 1990.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr
Fakulta: Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studijní plán (Verze): Elektronické informační a řídicí systémy (2012) Kategorie: Elektrotechnika, telekomunikační a výpočetní technika 3 Doporučený ročník:3, Doporučený semestr: Letní
Fakulta: Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studijní plán (Verze): Elektronické informační a řídicí systémy (2012) Kategorie: Elektrotechnika, telekomunikační a výpočetní technika 3 Doporučený ročník:3, Doporučený semestr: Letní