ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2014/2015 / Wydział Elektryczny / Teleinformatyka (S1) / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Teleinformatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Robotyka:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Teleinformatyka
Forma studiów	studia stacjonarne	Poziom	pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	inżynier
Obszary studiów	nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Robotyka
Specjalność	przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca	Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny	Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele	Krzysztof Jaroszewski <Krzysztof.Jaroszewski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane)	4,0	ECTS (formy)	4,0
Forma zaliczenia	zaliczenie	Język	polski
Blok obieralny	3	Grupa obieralna	1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	5	30	2,0	0,62	zaliczenie
laboratoria	L	5	30	2,0	0,38	zaliczenie

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach.
W-2	Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych.

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych oraz podstawowymi kryteriami doboru robota do automatyzowanego procesu.
C-2	Zapoznanie studentów z metodami opisu kinematyki manipulatora oraz zrozumienie praktycznych problemów wynikających z zastosowania przekształceń układów ruchu.
C-3	Zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi/statycznymi manipulatorów przemysłowych oraz z zagadnieniami efektywnej regulacji położenia.
C-4	Zapoznanie studentów z komercyjnymi architekturami sterowania robotów oraz językami i metodami ich programowania.
C-5	Wykształcenie u studentów umiejętności bezpiecznej obsługi manipulatora przemysłowego.
C-6	Wykształcenie u studentów umiejętności prawidłowego wyboru układu pracy manipulatora oraz rodzaju interpolacji, adekwatnej do własności elementarnego przemieszczenia robota.
C-7	Wykształcenie u studentów umiejętności programowania robotów przemysłowych, ze szczególnym uwzględnieniem uczenia punktów pośrednich i tworzenia optymalnego kodu programu.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Szkolenie BHP.	2
T-L-2	Symulacja zadania prostego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.	2
T-L-3	Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.	2
T-L-4	Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.	2
T-L-5	Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.	2
T-L-6	Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.	2
T-L-7	Implementacja generatora trajektorii dla robotów nieholonomicznych.	2
T-L-8	Budowa i parametryzacja klasycznej regulacji PID dla manipulatora dwuczłonowego.	2
T-L-9	Budowa i parametryzacja układu regulacji, bazującego na modelu odwrotnym manipulatora.	2
T-L-10	Wprowadzenie do środowiska programistycznego robota przemysłowego oraz obsługi stanowisk dydaktycznych.	2
T-L-11	Bezpieczna praca z robotem. Obsługa panelu operatorskiego. Wybór odpowiednich układów oraz interpolacji ruchu. Uczenie i zapamiętywanie położenia robota.	2
T-L-12	Testowanie podstawowych komend dla generowania ruchu, sterowania programem i obsługą wejść/wyjść.	2
T-L-13	Tworzenie prostego programu użytkownika z wykorzystaniem poznanych funkcji.	2
T-L-14	Prezentacja działania prostego systemu wizyjnego.	2
T-L-15	Zaliczenie formy zajęć.	2
		30
wykłady
T-W-1	Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.	2
T-W-2	Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych. Budowa mechaniczna, struktury kinematyczne i ich własności.	2
T-W-3	Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna.	6
T-W-4	Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.	4
T-W-5	Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.	2
T-W-6	Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.	2
T-W-7	Struktury regulacji stosowane w robotyce.	4
T-W-8	Komercyjne architektury sterowania robotów przemysłowych.	2
T-W-9	Języki i metody programowania robotów.	2
T-W-10	Inteligencja w robotyce. Zaawansowane układy sensoryczne, systemy wizyjne oraz siłowa interakcja z otoczeniem.	2
T-W-11	Zaliczenie formy zajęć.	2
		30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	30
A-L-2	Przygotowanie do zajęć	10
A-L-3	Sporządzenie sprawozdań	15
A-L-4	Przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych	5
		60
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	30
A-W-2	Studiowanie literatury	15
A-W-3	Przygotowanie do zaliczenia	15
		60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Wykład informacyjny
M-2	Wykład problemowy
M-3	Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie na stanowiskach, wyposażonych w roboty przemysłowe

Sposoby oceny

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

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
TI_1A_O04.1_W22 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.	TI_1A_W22	T1A_W02	—	C-3, C-2, C-4, C-1	T-W-3, T-W-1, T-W-8, T-W-4, T-W-7, T-W-6, T-W-10, T-W-2, T-W-5, T-W-9, T-W-11	M-2, M-1, M-3	S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
TI_1A_O04.1_U25 Student potrafi napisać prosty program, realizujący ściśle określone funkcje manipulacji i uruchomić go, przy jednoczesnym zachowaniu środków bezpieczeństwa, wymaganych podczas obsługi robota przemysłowego. Jest w stanie, adekwatnie do sytuacji, poprawnie wybrać układ pracy manipulatora oraz rodzaj interpolacji.	TI_1A_U25	T1A_U08, T1A_U09	InzA_U01, InzA_U02	C-6, C-5, C-7	T-L-11, T-L-14, T-L-5, T-L-15, T-L-8, T-L-13, T-L-6, T-L-3, T-L-10, T-L-2, T-L-4, T-L-7, T-L-9, T-L-12, T-L-1	M-3	S-2, S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
TI_1A_O04.1_W22 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
	3,0	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.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
TI_1A_O04.1_U25 Student potrafi napisać prosty program, realizujący ściśle określone funkcje manipulacji i uruchomić go, przy jednoczesnym zachowaniu środków bezpieczeństwa, wymaganych podczas obsługi robota przemysłowego. Jest w stanie, adekwatnie do sytuacji, poprawnie wybrać układ pracy manipulatora oraz rodzaj interpolacji.	2,0
	3,0	Student potrafi napisać prosty program, realizujący ściśle określone funkcje manipulacji i uruchomić go, przy jednoczesnym zachowaniu środków bezpieczeństwa, wymaganych podczas obsługi robota przemysłowego. Jest w stanie, adekwatnie do sytuacji, poprawnie wybrać układ pracy manipulatora oraz rodzaj interpolacji.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Literatura podstawowa

Craig J. J., Wprowadzenie do Robotyki: Mechanika i sterowanie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995, Wyd. drugie
Spong Mark W., Vidyasagar M., Dynamika i sterowanie robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2010
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

Morecki A., Knapczyk J., Podstawy Robotyki, Teoria i elementy manipulatorów i robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1999
Mitsubishi, Tech Manual Mitsubishi RV-E2, http://mitsubishirobots.com/manuals.html, [online], 2011
Stäubli, VAL3 Instruction Manual, http://www.staubli.com/, [online], 2011

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Szkolenie BHP.	2
T-L-2	Symulacja zadania prostego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.	2
T-L-3	Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.	2
T-L-4	Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.	2
T-L-5	Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.	2
T-L-6	Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.	2
T-L-7	Implementacja generatora trajektorii dla robotów nieholonomicznych.	2
T-L-8	Budowa i parametryzacja klasycznej regulacji PID dla manipulatora dwuczłonowego.	2
T-L-9	Budowa i parametryzacja układu regulacji, bazującego na modelu odwrotnym manipulatora.	2
T-L-10	Wprowadzenie do środowiska programistycznego robota przemysłowego oraz obsługi stanowisk dydaktycznych.	2
T-L-11	Bezpieczna praca z robotem. Obsługa panelu operatorskiego. Wybór odpowiednich układów oraz interpolacji ruchu. Uczenie i zapamiętywanie położenia robota.	2
T-L-12	Testowanie podstawowych komend dla generowania ruchu, sterowania programem i obsługą wejść/wyjść.	2
T-L-13	Tworzenie prostego programu użytkownika z wykorzystaniem poznanych funkcji.	2
T-L-14	Prezentacja działania prostego systemu wizyjnego.	2
T-L-15	Zaliczenie formy zajęć.	2
		30

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.	2
T-W-2	Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych. Budowa mechaniczna, struktury kinematyczne i ich własności.	2
T-W-3	Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna.	6
T-W-4	Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.	4
T-W-5	Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.	2
T-W-6	Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.	2
T-W-7	Struktury regulacji stosowane w robotyce.	4
T-W-8	Komercyjne architektury sterowania robotów przemysłowych.	2
T-W-9	Języki i metody programowania robotów.	2
T-W-10	Inteligencja w robotyce. Zaawansowane układy sensoryczne, systemy wizyjne oraz siłowa interakcja z otoczeniem.	2
T-W-11	Zaliczenie formy zajęć.	2
		30

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	30
A-L-2	Przygotowanie do zajęć	10
A-L-3	Sporządzenie sprawozdań	15
A-L-4	Przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych	5
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	30
A-W-2	Studiowanie literatury	15
A-W-3	Przygotowanie do zaliczenia	15
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	TI_1A_O04.1_W22	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.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	TI_1A_W22	Ma wiedzę w zakresie współczesnych zastosowań teleinformatyki w wybranych dyscyplinach pokrewnych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_W02	ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
Cel przedmiotu	C-3	Zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi/statycznymi manipulatorów przemysłowych oraz z zagadnieniami efektywnej regulacji położenia.
	C-2	Zapoznanie studentów z metodami opisu kinematyki manipulatora oraz zrozumienie praktycznych problemów wynikających z zastosowania przekształceń układów ruchu.
	C-4	Zapoznanie studentów z komercyjnymi architekturami sterowania robotów oraz językami i metodami ich programowania.
	C-1	Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych oraz podstawowymi kryteriami doboru robota do automatyzowanego procesu.
Treści programowe	T-W-3	Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna.
	T-W-1	Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.
	T-W-8	Komercyjne architektury sterowania robotów przemysłowych.
	T-W-4	Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.
	T-W-7	Struktury regulacji stosowane w robotyce.
	T-W-6	Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.
	T-W-10	Inteligencja w robotyce. Zaawansowane układy sensoryczne, systemy wizyjne oraz siłowa interakcja z otoczeniem.
	T-W-2	Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych. Budowa mechaniczna, struktury kinematyczne i ich własności.
	T-W-5	Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.
	T-W-9	Języki i metody programowania robotów.
	T-W-11	Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczania	M-2	Wykład problemowy
	M-1	Wykład informacyjny
	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie na stanowiskach, wyposażonych w roboty przemysłowe
Sposób oceny	S-3	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	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.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	TI_1A_O04.1_U25	Student potrafi napisać prosty program, realizujący ściśle określone funkcje manipulacji i uruchomić go, przy jednoczesnym zachowaniu środków bezpieczeństwa, wymaganych podczas obsługi robota przemysłowego. Jest w stanie, adekwatnie do sytuacji, poprawnie wybrać układ pracy manipulatora oraz rodzaj interpolacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	TI_1A_U25	Ma umiejętności pozwalające na realizację wybranych zadań z kierunków studiów powiązanych z teleinformatyką.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_U08	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	T1A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_U01	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	InzA_U02	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Cel przedmiotu	C-6	Wykształcenie u studentów umiejętności prawidłowego wyboru układu pracy manipulatora oraz rodzaju interpolacji, adekwatnej do własności elementarnego przemieszczenia robota.
	C-5	Wykształcenie u studentów umiejętności bezpiecznej obsługi manipulatora przemysłowego.
	C-7	Wykształcenie u studentów umiejętności programowania robotów przemysłowych, ze szczególnym uwzględnieniem uczenia punktów pośrednich i tworzenia optymalnego kodu programu.
Treści programowe	T-L-11	Bezpieczna praca z robotem. Obsługa panelu operatorskiego. Wybór odpowiednich układów oraz interpolacji ruchu. Uczenie i zapamiętywanie położenia robota.
	T-L-14	Prezentacja działania prostego systemu wizyjnego.
	T-L-5	Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.
	T-L-15	Zaliczenie formy zajęć.
	T-L-8	Budowa i parametryzacja klasycznej regulacji PID dla manipulatora dwuczłonowego.
	T-L-13	Tworzenie prostego programu użytkownika z wykorzystaniem poznanych funkcji.
	T-L-6	Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.
	T-L-3	Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.
	T-L-10	Wprowadzenie do środowiska programistycznego robota przemysłowego oraz obsługi stanowisk dydaktycznych.
	T-L-2	Symulacja zadania prostego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.
	T-L-4	Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.
	T-L-7	Implementacja generatora trajektorii dla robotów nieholonomicznych.
	T-L-9	Budowa i parametryzacja układu regulacji, bazującego na modelu odwrotnym manipulatora.
	T-L-12	Testowanie podstawowych komend dla generowania ruchu, sterowania programem i obsługą wejść/wyjść.
	T-L-1	Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Szkolenie BHP.
Metody nauczania	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie na stanowiskach, wyposażonych w roboty przemysłowe
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizacji wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student potrafi napisać prosty program, realizujący ściśle określone funkcje manipulacji i uruchomić go, przy jednoczesnym zachowaniu środków bezpieczeństwa, wymaganych podczas obsługi robota przemysłowego. Jest w stanie, adekwatnie do sytuacji, poprawnie wybrać układ pracy manipulatora oraz rodzaj interpolacji.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0