Přejít na obsah

Úvod do robotiky a mechatroniky (URM)

Kredity: 6 ( Přednášky: 3, Cvičení: 2)
Semestr: ZS
Zakončení: zp; zk
Garant: Schlegel Miloš

Anotace

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními poznatky z robotiky a mechatroniky a poskytnout teoretický základ pro návrh řídicích systémů v této oblasti. 

Přehled látky

Část robotika: 
1. Úvod do problematiky robotů (robotika jako vědní disciplína, její základy, historie do současnosti). Architektura a základní terminologie robotiky (pojem otevřený/uzavřený kinematický řetězec, koncový efektor, klouby, konfigurační a operační prostor, počet stupňů volnosti, redundance, singularity, základní typy aktuátorů). Požadavky na roboty (pracovní prostory, přesnost, opakovatelnost, požadavky na rychlosti, zrychlení a síly robotu). 
2. Souřadné systémy. Základní transformace mezi souřadnými systémy (elementární transformace - rotace, translace a jejich skládání). Transformace vektorů. 
3. Přímý geometrický model sériových a paralelních robotů (umístění koncového efektoru robotu jako funkce kloubových proměnných). Řešitelnost úlohy a metody řešení. Zpětný geometrický model sériových a paralelních robotů (poloha kloubových proměných robotu jako funkce umístění koncového efektoru). Řešitelnost úlohy a metody řešení. 
4. Přímý kinematický model sériových a paralelních robotů (rychlosti koncového efektoru robotu jako funkce rychlosti kloubových proměnných robotu). Jacobiho matice. Zpětný kinematický model sériových a paralelních robotů (rychlosti kloubových proměnných robotu jako funkce rychlosti koncového efektoru robotu). Jacobiho matice. Rychlostní a silové závislosti v robotu. Dualita rychlostí a sil. Singulární polohy, analýza a problémy při řízení robotů. 
5. Pracovní prostor robotu, dynamický model robotu (Euler-Lagrangeova a Newtonova-Eulerova metoda). 
6. Řízení pohybu robotu a plánování trajektorie. Pohyb robotu z bodu do bodu s ohledem na požadovaný tvar trajektorie. Omezení pohybu robotu na maximální rychlost, zrychlení, případně derivaci zrychlení, metody řešení. 


Část mechatronika: 

7. Úvod do mechatroniky (mechatronika jako vědní disciplína, její základy, historie do současnosti). 
8. Vybrané pojmy z kmitání pružných těles (pohybové rovnice diskrétních soustav, modální analýza, spojité soustavy). 
9. Dynamika elektrických obvodů (kondenzátor, induktor, napěťový a proudový zdroj, Kirchhofovy zákony, Hamiltonův princip a Lagrangeovy rovnice pro elektrické obvody). 
10. Piezoelektrické materiály a aktivní elektromechanické soustavy (matematický popis piezoelektrických soustav, piezoelektrické kompozity, aktivní a pasivní tlumení s piezoelektrickými prvky). 
11. Potlačení vynucených kmitů aktivním řízením (pasivní odstínění, "sky-hook" tlumič) 
12. Stavový přístup k aktivnímu tlumení vibrací (metoda přiřazení pólů, LQ regulátor, aktivní tlumení vibrací vetknutého nosníku). 
13. Diskuze. 



Požadavky

Pro získání zápočtu se vyžaduje složení kontrolního testu a vypracování semestrální práce. 
Pro složení závěrečné zkoušky se vyžaduje porozumění a aktivní zvládnutí témat kurzu. 



Literatura




text to speech