Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

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 dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW5 30 2,00,62zaliczenie
laboratoriaL5 30 2,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

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

Cele przedmiotu

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

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

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

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie do zajęć10
A-L-3Sporządzenie sprawozdań15
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych5
60
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Studiowanie literatury15
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia15
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

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

Sposoby oceny

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

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
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_W22T1A_W02C-3, C-2, C-4, C-1T-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-11M-2, M-1, M-3S-3

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
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_U25T1A_U08, T1A_U09InzA_U01, InzA_U02C-6, C-5, C-7T-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-1M-3S-2, S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium 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
3,0Student 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
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
3,0Student 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

  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. 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. Mitsubishi, Tech Manual Mitsubishi RV-E2, http://mitsubishirobots.com/manuals.html, [online], 2011
  3. Stäubli, VAL3 Instruction Manual, http://www.staubli.com/, [online], 2011

Treści programowe - laboratoria

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

Treści programowe - wykłady

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

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie do zajęć10
A-L-3Sporządzenie sprawozdań15
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych5
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Studiowanie literatury15
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia15
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaTI_1A_O04.1_W22Student 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 studiówTI_1A_W22Ma wiedzę w zakresie współczesnych zastosowań teleinformatyki w wybranych dyscyplinach pokrewnych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
Cel przedmiotuC-3Zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi/statycznymi manipulatorów przemysłowych oraz z zagadnieniami efektywnej regulacji położenia.
C-2Zapoznanie studentów z metodami opisu kinematyki manipulatora oraz zrozumienie praktycznych problemów wynikających z zastosowania przekształceń układów ruchu.
C-4Zapoznanie studentów z komercyjnymi architekturami sterowania robotów oraz językami i metodami ich programowania.
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych oraz podstawowymi kryteriami doboru robota do automatyzowanego procesu.
Treści programoweT-W-3Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna.
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.
T-W-8Komercyjne architektury sterowania robotów przemysłowych.
T-W-4Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.
T-W-7Struktury regulacji stosowane w robotyce.
T-W-6Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.
T-W-10Inteligencja w robotyce. Zaawansowane układy sensoryczne, systemy wizyjne oraz siłowa interakcja z otoczeniem.
T-W-2Klasyfikacja manipulatorów przemysłowych i robotów mobilnych. Budowa mechaniczna, struktury kinematyczne i ich własności.
T-W-5Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.
T-W-9Języki i metody programowania robotów.
T-W-11Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczaniaM-2Wykład problemowy
M-1Wykład informacyjny
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie na stanowiskach, wyposażonych w roboty przemysłowe
Sposób ocenyS-3Ocena 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 kształceniaTI_1A_O04.1_U25Student 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 studiówTI_1A_U25Ma umiejętności pozwalające na realizację wybranych zadań z kierunków studiów powiązanych z teleinformatyką.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U01potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
InzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Cel przedmiotuC-6Wykształcenie u studentów umiejętności prawidłowego wyboru układu pracy manipulatora oraz rodzaju interpolacji, adekwatnej do własności elementarnego przemieszczenia robota.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności bezpiecznej obsługi manipulatora przemysłowego.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności programowania robotów przemysłowych, ze szczególnym uwzględnieniem uczenia punktów pośrednich i tworzenia optymalnego kodu programu.
Treści programoweT-L-11Bezpieczna praca z robotem. Obsługa panelu operatorskiego. Wybór odpowiednich układów oraz interpolacji ruchu. Uczenie i zapamiętywanie położenia robota.
T-L-14Prezentacja działania prostego systemu wizyjnego.
T-L-5Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.
T-L-15Zaliczenie formy zajęć.
T-L-8Budowa i parametryzacja klasycznej regulacji PID dla manipulatora dwuczłonowego.
T-L-13Tworzenie prostego programu użytkownika z wykorzystaniem poznanych funkcji.
T-L-6Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.
T-L-3Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.
T-L-10Wprowadzenie do środowiska programistycznego robota przemysłowego oraz obsługi stanowisk dydaktycznych.
T-L-2Symulacja zadania prostego kinematyki dla manipulatora dwuczłonowego.
T-L-4Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.
T-L-7Implementacja generatora trajektorii dla robotów nieholonomicznych.
T-L-9Budowa i parametryzacja układu regulacji, bazującego na modelu odwrotnym manipulatora.
T-L-12Testowanie podstawowych komend dla generowania ruchu, sterowania programem i obsługą wejść/wyjść.
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Szkolenie BHP.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie na stanowiskach, wyposażonych w roboty przemysłowe
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizacji wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
S-1Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student 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