Přednášející: doc. Mgr. Ing. Václav Záda, CSc.
Typ: povinný
Rozsah: 10 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení
Kredity: 4
Způsob ukončení: zkouška
Stručná anotace předmětu:
Cílem předmětu je získání základních teoretických a praktických informací o robotice jako vědecko-technickém oboru. Výklad je veden z hlediska definice robota jako kybernetického systému. Následuje úvod do kinematiky a dynamiky robotů, jsou studovány pohybová ústrojí, servopohony, výstupní hlavice a dále výrobní linky a pružné výrobní systémy. Následuje programování robotů s využitím vizualizace RobotStudio, tvorba a ladění programů. Obecné koncepce řídících systémů. Provoz a údržba manipulátorů. Úvod do biorobotiky, robotika v lékařské praxi ap.
Témata přednášek:
Úvod do robotiky, teoretická a technická robotika, využití robotů v praxi (průmysl, podmořský výzkum, lékařství, biorobotika, kosmický prostor). Střední doba bezporuchového provozu, ekonomická efektivnost využitelnosti robotů v praxi. Ukázky činností robotů – manipulace a montáž, svařování, stříkání.
Vztahy robotiky a teorie řízení, členění úrovní řízení robotů. Motorický, senzorický a kognitivní subsystém robota. Generace robotů.
Stavební prvky robotů, kinematické dvojice, základní kinematické struktury a jejich využitelnost v aplikacích (cylindrické, sférické, angulární a scara systémy souřadnic). Koncové efektory a chapadla. Mobilní roboty.
Maticové metody popisu kinematiky robotů, přímá a inverzní úloha kinematiky. Analytické a numerické metody řešení inverzní úlohy. Maticové metody generování dynamických modelů PRaM. Analýza pracovního prostoru a plánování trajektorií (PTP, CP a CCP), interpolační metody pohybu.
Pneumatické, hydraulické a elektrické pohony robotů. Servopohony pro PRaM, dělení a možnosti technické využitelnosti. Bloková schémata. Regulace servopohonů, stabilita a stabilizace nelineárních systémů, návrh maticových lineárních PD a PID regulátorů, možnosti optimálního nastavování parametrů regulátorů.
Průmyslové řídící systémy robotů a manipulátorů, využitelnost z hlediska technických aplikací (PTP, CP, CCP).
Projektování a provoz robotizovaných systémů: analýza objektů výroby, výrobní prostředky pro robotizované systémy, interface a speciální vybavení, robotické moduly, buňky a seskupení. Řízení robotických systémů.
Náplň cvičení:
Bezpečnostní školení v Laboratoři inteligentních robotů S15. Seznámení studentů s technickým vybavením laboratoře. Ukázky činnosti robotů.
Základy programování řídících systémů robotů v laboratoři, volba trajektorie a rychlosti mezi programovanými body, čekání, přesnost polohování, návaznost činností mezi jednotlivými roboty apod. Využití softwarového prostředí RobotStudio.
Vytváření matematických modelů kinematiky robotů. Cylindrické, sférické, angulární a scara systémy souřadnic. Metody řešení inverzní úlohy kinematiky, analytické řešení na příkladě. Aplikace numerických metod v inverzní úloze.
Modelování mechatronických uzlů pomocí Lego stavebnice, mobilní roboty.
Stabilizace nelineárních mechanických systémů pomocí kvazi PID maticových regulátorů.. Servopohony, seřizování regulátorů podle volitelných kriterií, polohová a rychlostní zpětná vazba.
Literatura:
Schilling R. J.: Fundamentals of Robotics. Analysis and Control. Prentice Hall, Englewood Cliffts, New Jersey,1990.
Kárník L. - Novák Marcinčin J.: Biorobotická zařízení. Nakl. MÁRFY SLEZKO, 1999.
Angeles J.: Fundamentals of Robotics Mechanical Systems. Springer-Verlag, New York, 2003,second edition.
Zehnula K.: Čidla robotů. SNTL, Praha, 1990.
Chvála B. - Matička R. - Talácko J.: Průmyslové roboty a manipulátory. SNTL, Praha, 1990.
Chvála B. a kol.: Automatizace. SNTL, Praha, 1985.
Vukobratovič M. - Kirčanski M.: Scientific Fundamentals of Robotics 3. Springer-Verlag, Berlin, 1986.
Prerekvizity:
Předpokládají se základní znalosti z kinematiky a dynamiky, dále vybrané metody seřízení PID regulátorů a elementární znalosti o stavovém prostoru.
Navazující: -
