Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechanika i budowa maszyn (S1)
Sylabus przedmiotu Podstawy automatyki i robotyki:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Mechanika i budowa maszyn | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Podstawy automatyki i robotyki | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Technologii Mechanicznej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Piotr Pawlukowicz <Piotr.Pawlukowicz@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Paweł Herbin <Pawel.Herbin@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowa wiedza z zakresu procesów i technik wytwarzania |
| W-2 | Znajomość algebry i analizy matematycznej w stopniu podstawowym. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z istotą robotyzacji oraz przesłankami stymulującymi rozwój robotyzacji. |
| C-2 | Zapoznanie z budową i sterowaniem robotów przemysłowych. |
| C-3 | Zapoznanie studentów z podstawami automatyki, sterowania i automatycznej regulacji. |
| C-4 | Opanowanie teoretycznych i praktycznych umiejętności projektowania (syntezy i analizy) złożonych układów cyfrowych. |
| C-5 | Zapoznanie z budową i działaniem sterowników PLC oraz opanowanie podstaw ich programowania. |
| C-6 | Umiejętność swobodnego tworzenia programów sterujących dla sterowników PLC. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do zajęć, omówienie zasad BHP, zapoznanie studentów z planem zajęć i wymaganiami. | 1 |
| T-L-2 | Automatyzacja (na przykładzie obrabiarek znajdujących się na hali technologicznej ITM) | 2 |
| T-L-3 | Robotyzacja na przykładzie robotów AM80, Fanuc F420S oraz Kuka KR 125. | 4 |
| T-L-4 | Efektory robotów przemysłowych, budowa i zastosowanie. | 2 |
| T-L-5 | Kinematyka: struktury kinematyczne robotów przemysłowych, zagadnienie kinematyki prostej. | 2 |
| T-L-6 | Badanie powtarzalności pozycjonowania robota przemysłowego. | 2 |
| T-L-7 | Idea programowania robotów przemysłowych metodą off-line | 2 |
| T-L-8 | Sterowanie elementami wykonawczymi, w szczególności napędami elektrycznymi prądu stałego oraz napędami krokowymi. | 2 |
| T-L-9 | Przetwarzanie sygnałów sterujących w układach sprzężenia zwrotnego serwonapędów. | 2 |
| T-L-10 | Analiza stabilności i jakości układu regulacji na podstawie danych rzeczywistych i przy wykorzystaniu programu Matlab/Simulink | 4 |
| T-L-11 | Analiza funkcji przekaźnikowych oraz synteza układów cyfrowych przeprowadzona w programie do symulacji układów. | 4 |
| T-L-12 | Analiza i badanie funkcji logicznych zaimplementowanych w sterowniku PLC. | 2 |
| T-L-13 | Zaliczenie końcowe | 1 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe pojęcia automatyki. Struktura funkcjonalna i elementy otwartych układów sterowania i zamkniętych układów regulacji, sprzężenie zwrotne. Typy układów regulacji – opis matematyczny. Cel regulacji i przykłady rzeczywistych układów regulacji. Typy obiektów i sygnałów w układach regulacji. | 3 |
| T-W-2 | Metody opisu podstawowych elementów automatyki. Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. Odpowiedź skokowa i impulsowa. | 3 |
| T-W-3 | Badanie stabilności i jakości regulacji. Kryterium stabilności Hurwitza i Nyquista. Charakterystyki podstawowych elementów. Schematy blokowe. | 3 |
| T-W-4 | Podział regulatorów. Algorytmy regulacji. Wpływ położenia biegunów na jakość regulacji i stabilności. Reguły Zieglera-Nicholsona doboru nastaw regulatorów. Projektowanie układów regulacji, dobór struktury i nastaw regulatorów. | 3 |
| T-W-5 | Przewidywanie przyszłych stanów i procesów w automatyce. Przestrzeń fazowa. | 2 |
| T-W-6 | Warianty techniczne realizacji układów regulacji – układy mechaniczne, pneumatyczne, elektryczne i mieszane. Pomiary wielkości fizycznych w obiektach i procesach (metody i stosowane środki techniczne). Urządzenia wykonawcze i nastawcze – przykładowe rozwiązania. | 2 |
| T-W-7 | Układy automatyki cyfrowej. Elementy logiczne. Cyfrowe bloki funkcjonalne. Projektowanie układów przełączających. Projektowanie złożonych układów cyfrowych - przykłady. Struktura i zasada działania układu regulacji cyfrowej. | 4 |
| T-W-8 | Rodzaje robotów - ich cechy charakterystyczne oraz główne elementy składowe. | 2 |
| T-W-9 | Kinematyka robotów - wyznaczanie trajektorii. Dynamika robotów. | 2 |
| T-W-10 | Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy. | 2 |
| T-W-11 | Chwytaki i ich zastosowania. | 2 |
| T-W-12 | Podstawy programowania robotów. | 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 laboratoryjnych na podstawie literatury i instrukcji. | 10 |
| A-L-3 | Opracowanie indywidualnych (lub grupowych) sprawozdań laboratoryjnych. | 10 |
| A-L-4 | Omówienie i ocena sprawozdań. | 6 |
| A-L-5 | Przygotowanie do zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych | 5 |
| 61 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego. | 15 |
| A-W-3 | Praca własna z podręcznikami. Zagadnienia uzupełniające wskazanew czasie zajęć. | 15 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z elementami konwersatoryjnymi. Wyjaśnienie występujących zjawisk i problemów. |
| M-2 | Laboratorium: pokaz i demonstracja, realizacja przez studentów ćwiczeń laboratoryjnych. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie w formie pisemnej lub ustnej obejmujące zagadnienia realizowane w trzkcie zajęć laboratoryjnych i wykładowych. |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena wybranych osiągnięć studenta realizowana w trakcie wprowadzenia do zajęć laboratoryjnych lub w trakcie ich trwania. |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBM_1A_C18_W01 Zdobycie uporządkowane wiedzy na temat podstawowych pojęć automatyki, działania układów automatycznej regulacji, podstawowych technik badań i projektowania układów regulacji, projektowanie i analizowanie układów sterowania cyfrowego. | MBM_1A_W03, MBM_1A_W01 | — | — | C-3 | T-W-5, T-W-4, T-W-3, T-W-1, T-W-6, T-W-7 | M-1, M-2 | S-1 |
| MBM_1A_C18_W02 Zdobycie przez studenta podstawowej wiedzy na temat budowy i funkcjonowania robotów przemysłowych. | MBM_1A_W03 | — | — | C-2, C-1 | T-W-9, T-W-11, T-W-12, T-W-8 | M-1 | S-1 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBM_1A_C18_U01 Student potrafi rozwiązać zadanie z zakresu automatyki i robotyki. | MBM_1A_U04, MBM_1A_U05, MBM_1A_U15, MBM_1A_U09 | — | — | C-2, C-3 | T-L-4, T-L-5, T-L-3, T-L-6, T-L-2, T-L-7, T-L-8 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBM_1A_C18_K01 Student ma świadomość wpływu automatyki i robotyki na procesy produkcyjne oraz wytwarzane w ramach tych procesów wyroby. | MBM_1A_K01, MBM_1A_K02 | — | — | C-1, C-3 | T-W-1, T-W-8 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| MBM_1A_C18_W01 Zdobycie uporządkowane wiedzy na temat podstawowych pojęć automatyki, działania układów automatycznej regulacji, podstawowych technik badań i projektowania układów regulacji, projektowanie i analizowanie układów sterowania cyfrowego. | 2,0 | Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu. |
| 3,0 | Student opanował podstawową wiedzę z zakresu podstaw automatyki. Nie potrafi kojarzyć i analizować nabytej wiedzy. | |
| 3,5 | Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 a 4,0. | |
| 4,0 | Student opanował podstawową wiedzę z zakresu podstaw automatyki. Zna ograniczenia i obszary jej stosowania. | |
| 4,5 | Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 a 5,0. | |
| 5,0 | Student opanował podstawową wiedzę z zakresu podstaw automatyki. Rozumie ograniczenia i zna obszary jej stosowania. | |
| MBM_1A_C18_W02 Zdobycie przez studenta podstawowej wiedzy na temat budowy i funkcjonowania robotów przemysłowych. | 2,0 | Nie spełnia kryteriów na ocenę 3,0. |
| 3,0 | Zna podstawowe rodzaje robotów przemysłowych - ich głowne cechy charakterystyczne oraz główne elementy budowy. Zna podstawowe zagadnienie kinematyki i dynamiki robotów. Zna napędy, sterowanie pozycyjne oraz serwomechanizmy stosowane w robotyce. Zna podstawy budowy chwytaków i ich zastosowania. Zna podstawy programowania robotów przemysłowych metodą off line. | |
| 3,5 | Zna rodzaje robotów przemysłowych - ich głowne cechy charakterystyczne oraz główne elementy budowy. Zna podstawowe zagadnienie kinematyki i dynamiki robotów. Zna napędy, sterowanie pozycyjne oraz serwomechanizmy stosowane w robotyce. Zna budowę chwytaków i ich zastosowania. Zna podstawy programowania robotów przemysłowych metodą off line. | |
| 4,0 | Zna rodzaje robotów przemysłowych - ich głowne cechy charakterystyczne oraz główne elementy budowy. Zna podstawowe zagadnienie kinematyki i dynamiki robotów. Zna napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy stosowane w robotyce, ich budowę i zasadę działąnia. Zna budowę chwytaków i ich zastosowania. Zna podstawy programowania robotów przemysłowych metodą off line. | |
| 4,5 | Zna rodzaje robotów przemysłowych - ich głowne cechy charakterystyczne oraz główne elementy budowy. Zna zagadnienie kinematyki i dynamiki robotów. Zna napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy stosowane w robotyce, ich budowę i zasadę działąnia. Zna budowę chwytaków i ich zastosowania. Zna podstawy programowania robotów przemysłowych metodą off line. | |
| 5,0 | Zna rodzaje robotów przemysłowych - ich cechy charakterystyczne oraz główne elementy budowy. Zna zagadnienie kinematyki i dynamiki robotów. Zna napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy stosowane w robotyce, ich budowę i zasadę działąnia. Zna budowę chwytaków i ich zastosowania. Zna podstawy programowania robotów przemysłowych. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| MBM_1A_C18_U01 Student potrafi rozwiązać zadanie z zakresu automatyki i robotyki. | 2,0 | Nie spełnia kryteriów na ocenę 3,0. |
| 3,0 | Student potrafi rozwiązać typowe zadanie z zakresu podstaw automatyki i robotyki. | |
| 3,5 | Student potrafi rozwiązać typowe zadanie z zakresu podstaw automatyki i robotyki. Omówić i przedstawić kolejne etapy realizacji zadania. | |
| 4,0 | Student potrafi rozwiązać typowe zadanie z zakresu podstaw automatyki i robotyki. mówić i przedstawić kolejne etapy realizacji zadania oraz alternatywne metody rozwiązania zadania (jeśli występują). | |
| 4,5 | Student potrafi rozwiązać proste zadanie z zakresu podstaw automatyki i robotyki. mówić i przedstawić kolejne etapy realizacji zadania oraz alternatywne metody rozwiązania zadania (jeśli występują). | |
| 5,0 | Student potrafi rozwiązać wskazane zadanie z zakresu podstaw automatyki i robotyki. mówić i przedstawić kolejne etapy realizacji zadania oraz alternatywne metody rozwiązania zadania (jeśli występują). |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| MBM_1A_C18_K01 Student ma świadomość wpływu automatyki i robotyki na procesy produkcyjne oraz wytwarzane w ramach tych procesów wyroby. | 2,0 | NIe spełnia kryteriów na ocenę 3,0 |
| 3,0 | Student zna rolę automatyki i robotyki w przemyśle. | |
| 3,5 | Student ma kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 3,0 a 4,0. | |
| 4,0 | Student ma świadomość roli automatyki i robotyki na funkcjonowanie procesów produkcyjnych. | |
| 4,5 | Student ma kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 4,0 a 5,0. | |
| 5,0 | Student ma pełną świadomość wpływu automatyki i robotyki na funkcjonowanie procesów produkcyjnych oraz wytwarzanych w wtych procesach wyrobów. |
Literatura podstawowa
- Kowal J., Podstawy automatyki, Wydawnictwo AGH, Kraków, 2004
- Mikulski J., Podstawy automatyki - liniowe układy regulacji, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2001
- Honczarenko J., Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie., WNT, Warszawa, 2004
- Urbaniak A., Podstawy automatyki, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2007
- Greblicki W., Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2006
- A. Markowski, J. Kostro, A. Lewandowski, Automatyka w pytaniach i odpowiedziach, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa, 1985
Literatura dodatkowa
- Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K., Teoria mechanizmów i manipulatorów., WNT, Warszawa, 2001
- Bodo H., Gerth W., Popp K., Mechatronika - komponenty, metody, przykłady., PWN, Warszawa, 2001
- Misiurewicz P., Układy automatyki cyfrowej, Wydaw. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, 1987
- Legierski T., Kasprzyk J., Wyrwał J., Hajda J., Programowanie sterowników PLC., Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 1998