Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Teoria manipulatorów:
Informacje podstawowe
Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
---|---|---|---|
Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
Profil | ogólnoakademicki | ||
Moduł | — | ||
Przedmiot | Teoria manipulatorów | ||
Specjalność | przedmiot wspólny | ||
Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki i Robotyki | ||
Nauczyciel odpowiedzialny | Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl> | ||
Inni nauczyciele | |||
ECTS (planowane) | 7,0 | ECTS (formy) | 7,0 |
Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
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. |
W-3 | Podstawowa wiedza z teorii sterowania. |
Cele przedmiotu
KOD | Cel modułu/przedmiotu |
---|---|
C-1 | Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych 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 zagadnieniem generowania trajektorii dla manipulatorów przemysłowych oraz planowania ruchu w celu realizacji zadań autonomicznych. |
C-5 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji otwartych i zamkniętych struktur kinematycznych. |
C-6 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu generowania trajektorii oraz planowania ruchu dla robotów przemysłowych. |
C-7 | Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu budowy i symulacji układów sterowania stosowanych w robotyce. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
KOD | Treść programowa | Godziny |
---|---|---|
laboratoria | ||
T-L-1 | Wprowadzenie do tematyki zajęć laboratoryjnych. | 2 |
T-L-2 | Wyznaczanie przestrzeni roboczej manipulatorów i badanie wpływu ograniczeń konfiguracyjnych na jej kształt. | 2 |
T-L-3 | Symulacja zadania prostego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego. | 2 |
T-L-4 | Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego. | 4 |
T-L-5 | Transformacje jednorodne układów współrzędnych manipulatora. | 6 |
T-L-6 | Transformacja prędkości i analiza osobliwości. | 4 |
T-L-7 | Zadanie kinematyki prostej i odwrotnej dla wybranych struktur robotycznych. | 5 |
T-L-8 | Algorytm generatora trajektorii ruchu i jego symulacja dla manipulatora szeregowego. | 4 |
T-L-9 | Kształtowanie cech geometryczno-czasowych generowanej trajektorii ruchu. | 4 |
T-L-10 | Implementacja równań modelu dynamicznego robota o dwóch stopniach swobody. | 4 |
T-L-11 | Symulacyjne badanie zachowania modelu dynamicznego. Sprzężenia dynamiczne, nieliniowość i niestacjonarność. | 2 |
T-L-12 | Budowa i parametryzacja układu regulacji położenia dla manipulatora płaskiego. Analiza odporności. | 4 |
T-L-13 | Zaliczenie formy zajęć. | 2 |
45 | ||
wykłady | ||
T-W-1 | Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki. | 2 |
T-W-2 | Struktury kinematyczne i ich własności. | 4 |
T-W-3 | Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora szeregowego. | 6 |
T-W-4 | Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora równoległego. | 4 |
T-W-5 | Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania. | 4 |
T-W-6 | Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji. | 2 |
T-W-7 | Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości. | 2 |
T-W-8 | Struktury regulacji w robotyce. | 3 |
T-W-9 | Architektury sterowania stosowane w robotyce przemysłowej. | 3 |
30 |
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
KOD | Forma aktywności | Godziny |
---|---|---|
laboratoria | ||
A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 45 |
A-L-2 | przygotowanie do zajęć | 13 |
A-L-3 | sporządzenie sprawozdań | 30 |
A-L-4 | przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych | 10 |
A-L-5 | konsultacje | 2 |
100 | ||
wykłady | ||
A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
A-W-2 | studiowanie literatury | 25 |
A-W-3 | przygotowanie do egzaminu | 18 |
A-W-4 | Egzamin | 2 |
75 |
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
---|---|
M-1 | Wykład informacyjny |
M-2 | Wykład problemowy |
M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego |
M-4 | Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy |
Sposoby oceny
KOD | Sposób oceny |
---|---|
S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem |
S-2 | Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych |
S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
---|---|---|---|---|---|---|---|
AR_1A_C18_W01 Student posiada wiedzę na temat metod modelowania dynamiki manipulatora i potrafi ocenić jej przydatność w dziedzinie sterowania. | AR_1A_W04 | — | — | C-3, C-4 | T-W-8, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-9 | M-1, M-2, M-4, M-3 | S-1 |
AR_1A_C18b_W10 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_W04 | — | — | C-2, C-1 | T-W-3, T-W-1, T-W-2, T-W-4 | M-1, M-2, M-4, M-3 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
---|---|---|---|---|---|---|---|
AR_1A_C18_U01 Student potrafi zastosować model dynamiczny manipulatora szeregowego w zadaniu sterowania w pętli zamkniętej. | AR_1A_U08 | — | — | C-7 | T-L-6, T-L-9, T-L-12, T-L-13 | M-3 | S-2, S-3 |
AR_1A_C18b_U12 Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. | AR_1A_U08 | — | — | C-5, C-6 | T-L-1, T-L-7 | M-3 | S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
AR_1A_C18_W01 Student posiada wiedzę na temat metod modelowania dynamiki manipulatora i potrafi ocenić jej przydatność w dziedzinie sterowania. | 2,0 | Student nie zna żadnej z metod modelowania dynamiki robota i nie potrafi omówić zakresu jego praktycznego wykorzystania. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student zna jedną z metod modelowania dynamiki robota i potrafi omówić zakres jego praktycznego wykorzystania. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student zna jedną z metod modelowania dynamiki robota i potrafi omówić zakres jego praktycznego wykorzystania. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student zna jedną z metod modelowania dynamiki robota i potrafi omówić zakres jego praktycznego wykorzystania. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student zna jedną z metod modelowania dynamiki robota i potrafi omówić zakres jego praktycznego wykorzystania. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student zna jedną z metod modelowania dynamiki robota i potrafi omówić zakres jego praktycznego wykorzystania. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
AR_1A_C18b_W10 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 | Student nie zna klasyfikacji manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i nie rozumie celu przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami ich praktycznej realizacji. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - umiejętności
Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
AR_1A_C18_U01 Student potrafi zastosować model dynamiczny manipulatora szeregowego w zadaniu sterowania w pętli zamkniętej. | 2,0 | Student nie potrafi zastosować modelu dynamiczny robota w układzie sterowania położeniem i ocenić jego przydatności w rozwiązaniach praktycznych. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student potrafi zastosować model dynamiczny robota w układzie sterowania położeniem i ocenić jego przydatność w rozwiązaniach praktycznych. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student potrafi zastosować model dynamiczny robota w układzie sterowania położeniem i ocenić jego przydatność w rozwiązaniach praktycznych. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student potrafi zastosować model dynamiczny robota w układzie sterowania położeniem i ocenić jego przydatność w rozwiązaniach praktycznych. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student potrafi zastosować model dynamiczny robota w układzie sterowania położeniem i ocenić jego przydatność w rozwiązaniach praktycznych. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student potrafi zastosować model dynamiczny robota w układzie sterowania położeniem i ocenić jego przydatność w rozwiązaniach praktycznych. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
AR_1A_C18b_U12 Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. | 2,0 | Student nie potrafi zaimplementować prostego ani odwrotnego zadania kinematyki dla manipulatora szeregowego i nie rozumie sensu jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
3,0 | Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
3,5 | Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,0 | Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
4,5 | Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
5,0 | Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
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
- Kozłowski K., Modelling and Identification in Robotics, Springer, 1998, 1st Edition
- 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
- Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition