Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (N1)

Sylabus przedmiotu Manipulatory i roboty mobilne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Manipulatory i roboty mobilne
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 8 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL5 24 2,00,50zaliczenie
wykładyW5 15 2,00,50egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach.
W-2Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych.
W-3Podstawowa wiedza z teorii sterowania.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów i robotów mobilnych
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki dla układów płaskich i przestrzennych.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji struktur kinematycznych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla manipulatorów oraz nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla manipulatorów i robotów mobilnych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.1
T-L-2Symulacja prostego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.1
T-L-3Symulacja odwrotnego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.1
T-L-4Symulacja zadania kinematyki do robota mobilnego.2
T-L-5Modelowanie i analiza dynamiki manipulatora płaskiego.2
T-L-6Modelowanie i analiza dynamiki robota mobilnego.2
T-L-7Transformacja prędkości oraz analiza punktów osobliwych robota.2
T-L-8Implementacja generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego2
T-L-9Symulacja generatora trajektorii dla mobilnych robotów nieholonomicznych.2
T-L-10Symulacja układu sterowania pozycją robota.2
T-L-11Symulacja układu sterowania pozycją robota, bazującym na jego modelu odwrotnym.2
T-L-12Badanie wpływu zmian parametrów robota na jakość sterowania.2
T-L-13Zastosowanie dedykowanego oprogramowania do analizy kinematyki robota I.1
T-L-14Zastosowanie dedykowanego oprogramowania do analizy kinematyki robota II.1
T-L-15Zaliczenie formy zajęć.1
24
wykłady
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.1
T-W-2Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych.1
T-W-3Przekształcenia układów ruchu.3
T-W-4Metody modelowania dynamiki robota.2
T-W-5Rodzaje interpolacji oraz sposoby generowania trajektorii dla robotów nieholonomicznych.2
T-W-6Nawigacja robotów mobilnych.1
T-W-7Jakobian oraz problem osobliwości.1
T-W-8Układy sterowania w robotyce przemysłowej i mobilnej.2
T-W-9Komercyjne architektury sterowania i ich własności.1
T-W-10Systemy decyzyjne w robotyce autonomicznej.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach24
A-L-2przygotowanie do zajęć10
A-L-3sporządzenie sprawozdań15
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych11
60
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury20
A-W-3przygotowanie do egzaminu25
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18a_W01
Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
AR_1A_W10T1A_W04, T1A_W07C-1, C-2, C-3, C-4T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10M-1, M-2, M-3, M-4S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18a_U01
Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
AR_1A_U12T1A_U10, T1A_U15, T1A_U16InzA_U03, InzA_U07, InzA_U08C-5, C-6, C-7T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11, T-L-12, T-L-13, T-L-14, T-L-15M-3S-2, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18a_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
AR_1A_K01T1A_K01C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6, C-7T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-7, T-L-9, T-W-2, T-W-3, T-W-5, T-W-8, T-W-10M-1, M-2, M-3, M-4S-1, S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18a_W01
Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
2,0
3,0Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18a_U01
Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18a_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Craig J. J., Wprowadzenie do Robotyki: Mechanika i sterowanie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995, Wyd. drugie
  2. Spong Mark W., Vidyasagar M., Dynamika i sterowanie robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2010
  3. Kozłowski K., Modelling and Identification in Robotics, Springer, 1998, 1st Edition
  4. Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000

Literatura dodatkowa

  1. Morecki A., Knapczyk J., Podstawy Robotyki, Teoria i elementy manipulatorów i robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1999
  2. Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.1
T-L-2Symulacja prostego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.1
T-L-3Symulacja odwrotnego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.1
T-L-4Symulacja zadania kinematyki do robota mobilnego.2
T-L-5Modelowanie i analiza dynamiki manipulatora płaskiego.2
T-L-6Modelowanie i analiza dynamiki robota mobilnego.2
T-L-7Transformacja prędkości oraz analiza punktów osobliwych robota.2
T-L-8Implementacja generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego2
T-L-9Symulacja generatora trajektorii dla mobilnych robotów nieholonomicznych.2
T-L-10Symulacja układu sterowania pozycją robota.2
T-L-11Symulacja układu sterowania pozycją robota, bazującym na jego modelu odwrotnym.2
T-L-12Badanie wpływu zmian parametrów robota na jakość sterowania.2
T-L-13Zastosowanie dedykowanego oprogramowania do analizy kinematyki robota I.1
T-L-14Zastosowanie dedykowanego oprogramowania do analizy kinematyki robota II.1
T-L-15Zaliczenie formy zajęć.1
24

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.1
T-W-2Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych.1
T-W-3Przekształcenia układów ruchu.3
T-W-4Metody modelowania dynamiki robota.2
T-W-5Rodzaje interpolacji oraz sposoby generowania trajektorii dla robotów nieholonomicznych.2
T-W-6Nawigacja robotów mobilnych.1
T-W-7Jakobian oraz problem osobliwości.1
T-W-8Układy sterowania w robotyce przemysłowej i mobilnej.2
T-W-9Komercyjne architektury sterowania i ich własności.1
T-W-10Systemy decyzyjne w robotyce autonomicznej.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach24
A-L-2przygotowanie do zajęć10
A-L-3sporządzenie sprawozdań15
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych11
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury20
A-W-3przygotowanie do egzaminu25
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18a_W01Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W10Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów i robotów mobilnych
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki dla układów płaskich i przestrzennych.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.
T-W-2Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych.
T-W-3Przekształcenia układów ruchu.
T-W-4Metody modelowania dynamiki robota.
T-W-5Rodzaje interpolacji oraz sposoby generowania trajektorii dla robotów nieholonomicznych.
T-W-6Nawigacja robotów mobilnych.
T-W-7Jakobian oraz problem osobliwości.
T-W-8Układy sterowania w robotyce przemysłowej i mobilnej.
T-W-9Komercyjne architektury sterowania i ich własności.
T-W-10Systemy decyzyjne w robotyce autonomicznej.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18a_U01Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U12Potrafi zrobotyzować prosty proces technologiczny.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji struktur kinematycznych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla manipulatorów oraz nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla manipulatorów i robotów mobilnych.
Treści programoweT-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.
T-L-2Symulacja prostego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.
T-L-3Symulacja odwrotnego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.
T-L-4Symulacja zadania kinematyki do robota mobilnego.
T-L-5Modelowanie i analiza dynamiki manipulatora płaskiego.
T-L-6Modelowanie i analiza dynamiki robota mobilnego.
T-L-7Transformacja prędkości oraz analiza punktów osobliwych robota.
T-L-8Implementacja generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego
T-L-9Symulacja generatora trajektorii dla mobilnych robotów nieholonomicznych.
T-L-10Symulacja układu sterowania pozycją robota.
T-L-11Symulacja układu sterowania pozycją robota, bazującym na jego modelu odwrotnym.
T-L-12Badanie wpływu zmian parametrów robota na jakość sterowania.
T-L-13Zastosowanie dedykowanego oprogramowania do analizy kinematyki robota I.
T-L-14Zastosowanie dedykowanego oprogramowania do analizy kinematyki robota II.
T-L-15Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18a_K01Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_K01Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_K01rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów i robotów mobilnych
C-2Zapoznanie studentów z zagadnieniami kinematyki dla układów płaskich i przestrzennych.
C-3Zapoznanie studentów z opisem dynamiki robotów oraz metodami ich praktycznego wykorzystania.
C-4Zapoznanie studentów z metodami planowania ruchu oraz generowaniem trajektorii.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji struktur kinematycznych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu planowania i generowania ruchu dla manipulatorów oraz nieholonomicznych robotów mobilnych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu symulacji układów regulacji położenia dla manipulatorów i robotów mobilnych.
Treści programoweT-L-2Symulacja prostego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.
T-L-3Symulacja odwrotnego zadania kinematyki dla manipulatora o dwóch stopniach swobody.
T-L-4Symulacja zadania kinematyki do robota mobilnego.
T-L-7Transformacja prędkości oraz analiza punktów osobliwych robota.
T-L-9Symulacja generatora trajektorii dla mobilnych robotów nieholonomicznych.
T-W-2Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych.
T-W-3Przekształcenia układów ruchu.
T-W-5Rodzaje interpolacji oraz sposoby generowania trajektorii dla robotów nieholonomicznych.
T-W-8Układy sterowania w robotyce przemysłowej i mobilnej.
T-W-10Systemy decyzyjne w robotyce autonomicznej.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0