|
Vyučující
|
-
Cvejn Jan, doc. Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Témata přednášek po týdnech semestru: 1. Úvod, základní pojmy: definice robotiky, uplatnění robotů v automatizaci výroby, průmyslová a pokročilá robotika. Podsystémy průmyslových robotů. 2. Kinematický řetězec, stupně volnosti. Typy mechanických struktur průmyslových robotů, pracovní prostor robota. Redundantní manipulátory a paralelní struktury. 3. Základy kinematiky robotů: matice homogenní transformace, získání matice rotace z Eulerových úhlů, inverzní problém. 4. Kompozice homogenních transformací. Pozice koncového bodu otevřeného řetězce. Denavitova-Hartenbergova konvence souřadných systémů. 5. Rychlost translace a rotace tělesa v prostoru. Diferenciální kinematika otevřeného řetězce. 6. Geometrický a analytický Jakobián. Kinematická singularita. 7. Inverzní úloha robotiky. Numerické algoritmy inverze trajektorie. 8. Plánování trajektorie robota. Energeticky optimální trajektorie point-to-point. Metoda rychlostního profilu. Pohyb sekvencí bodů. Využití interpolačních polynomů a spline-funkcí. Plánování v operačním prostoru. 9. Motorické a senzorické prvky robotů. Stejnosměrné, bezkartáčové a krokové motory. Výkonové zesilovače. Převodovky. 10. Matematický model pohonu. Proudová zpětná vazba, elektromagnetické tření. Snímače polohy, rychlosti a zrychlení. Exteroceptivní senzory. 11. Úvod do dynamiky robotů. Kinetická energie tuhého tělesa a otevřeného řetězce. Získání pohybových rovnic robota Lagrangeovou metodou. Standardní tvar pohybových rovnic, význam jednotlivých členů. 12. - 13. Architektura řídicích systémů robotů. Řízení v strojovém a operačním prostoru. Metody decentralizovaného řízení s využitím PID regulátorů. Kaskádní řízení s rychlostní smyčkou. Kompenzace nelinearit. Centralizované řízení robotů inverzí dynamiky. Obsah cvičení odpovídá výše uvedeným tématům přednášek.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Metody samostatných akcí, Demonstrace
- Praktická výuka
- 52 hodin za semestr
- Semestrální práce
- 26 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 40 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 32 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem předmětu je seznámit se základními metodami a výsledky z oblasti robotiky, především robotických manipulátorů. Výklad je zaměřen na základy kinematiky a dynamiky robotů, motorické a senzorické prvky, plánování trajektorií a principy zpětnovazebního řízení robotů.
Student po absolvování předmětu: - prokazuje teoretické znalosti v oblasti kinematiky a dynamiky robotů, - je schopen: rozlišit a charakterizovat mechanické struktury robotů, řešit přímou a inverzní úlohu kinematiky robotů, plánovat trajektorii robota na základě zadaných podmínek, charakterizovat prvky hnacího a senzorického systému robotů, vysvětlit význam členů pohybové rovnice robota, navrhnout decentralizovaný řídicí systém robota s využitím PID regulátorů a vysvětlit princip centralizovaného řízení inverzí dynamiky.
|
|
Předpoklady
|
Matematika - diferenciální a integrální počet, matice, diferenciální rovnice. Fyzika - mechanika tuhých těles. Teorie řízení - regulační obvody, PID regulátor. Programování v MATLAB.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška, Písemná zkouška, Posouzení zadané práce, Analýza výkonu studenta
Podmínkou udělení zápočtu je účast na cvičeních a vypracování všech zadaných úloh. Zkouška má písemnou a ústní část.
|
|
Doporučená literatura
|
-
SICILIANO, B., SCIAVICCO, L., ORIOLLO, G. Robotics: Modelling, Planning and Control. 2009.
-
Spong, M.W., HUTCHINSON, S., VIDYASAGAR, M. Robot Modeling and Control. 2006.
|