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) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| 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 laboratorium robotyki. Omówienie narządzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń. | 2 |
| T-L-2 | Symulacja zadania prostego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego. | 4 |
| T-L-3 | Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego. | 4 |
| T-L-4 | Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego. | 6 |
| T-L-5 | Jakobian manipulatora i analiza osobliwości. | 2 |
| T-L-6 | Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego. | 2 |
| T-L-7 | Budowa i parametryzacja układu regulacji położenia dla manipulatora płaskiego. | 4 |
| T-L-8 | Symulacyjna analiza odporności układu sterowania. | 4 |
| T-L-9 | Zaliczenie formy zajęć. | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki. | 2 |
| T-W-2 | Struktury kinematyczne i ich własności. | 2 |
| 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. | 4 |
| T-W-9 | Architektury sterowania stosowane w robotyce przemysłowej. | 2 |
| T-W-10 | Metody planowania ruchu w realizacji zadań autonomicznych. | 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 | 5 |
| A-L-3 | sporządzenie sprawozdań | 10 |
| A-L-4 | przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych | 5 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | studiowanie literatury | 10 |
| A-W-3 | przygotowanie do egzaminu | 10 |
| 50 | ||
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_W10 | — | — | C-3, C-4 | T-W-8, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-10, 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_W10 | — | — | 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_U12 | — | — | C-7 | T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9 | 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_U12 | — | — | C-5, C-6 | T-L-1, T-L-3, T-L-2 | M-3 | S-2, S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| 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_C18b_K01 Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań. | AR_1A_K01 | — | — | C-3, C-5, C-2, C-1, C-4, C-6, C-7 | T-W-8, T-W-3, T-W-6, T-W-2, T-W-10, T-L-3, T-L-5, T-L-2 | M-1, M-2, M-4, M-3 | S-2, S-1, 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. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C18b_K01 Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań. | 2,0 | Student nie angażuje się w wykonywanie nawet podstawowych zadań. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student angażuje się w wykonywanie podstawowych zadań. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student angażuje się w wykonywanie stawianych zadań. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student angażuje się w wykonywanie stawianych zadań. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student angażuje się w wykonywanie stawianych zadań. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student angażuje się w wykonywanie stawianych zadań. 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