Аннотации дисциплин подготовки бакалавров по направлению 221000 «Мехатроника и робототехника» Профессиональный цикл

Аннотации дисциплин

подготовки бакалавров

по направлению 221000 «Мехатроника и робототехника»

профессиональный цикл

Б 3.1.01. Инженерная и компьютерная графика

Дисциплина состоит из двух структурно и методически согласованных разделов: «Инженерная графика» и «Компьютерная графика».

При изучении раздела «Инженерная графика» студент должен на основании полученных знаний по начертательной геометрии уметь правильно составлять чертежи технических деталей и наносить размеры с учетом основных положений конструирования и технологии их изготовления, а также читать чертежи деталей по заданным их изображениям. Приобрести навыки техники черчения, съемки эскизов деталей и их измерений и выполнения чертежей деталей и сборочных единиц в соответствии со стандартами ЕСКД, пользования стандартами и справочной литературой.

Раздел «Компьютерная графика» призван привить студенту компьютерную грамотность, которая стала неотъемлемой частью высшего образования. Предметом машинной графики является автоматизация построения графических моделей, их преобразование и исследование. Теоретической основой формирования графических моделей является геометрическое моделирование, т. е. представление информации с точки зрения ее геометрических свойств.

Цель преподавания раздела «Компьютерная графика»: освоение методов и средств машинной графики; приобретение знаний и умений по работе с пакетами прикладных программ; умение создавать геометрические объекты с помощью конкретной интерактивной системы; умение пользоваться библиотекой графических элементов.

В курсе предусмотрено изучение графической системы AutoCAD. Программа ориентирована на большой объем практических работ с использованием ЭВМ (до 60%) по всем изучаемым темам. Знания, умения и навыки, приобретенные при изучении дисциплины необходимы как при изучении общеинженерных и специальных дисциплин, так и в последующей инженерной деятельности. Полное овладение чертежом как средством выражения мысли конструктора и как производственным документом осуществляется на протяжении всего процесса обучения черчению.

В результате изучения курса студент должен:

-  знать: конструкторскую документацию: оформление чертежей, элементы геометрии деталей, изображение проекции деталей, сборочный чертеж изделий; компьютерную графику, представление видеоинформации ее машинную, графические диалоговые системы, современные компьютерной графические системы, интерактивных систем;

-  уметь: строить аксонометрические проекции деталей, выполнять эскизы деталей машин, сборочные чертежи изделий, реализовывать аппаратно-программные, модули графических систем;

-  владеть: приемами графики при разработке новых и модернизации существующих конструкций.

Б 3.1.02 Безопасность и жизнедеятельность

Учебная дисциплина "Безопасность и жизнедеятельность" - обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов всех направлений первого уровня высшего профессионального образования бакалавриата. Основной целью образования по дисциплине «Безопасность и жизнедеятельность» является формирование профессиональной культуры безопасности (ноксологической культуры), под которой понимается готовность и способность личности использовать в профессиональной деятельности приобретенную совокупность знаний, умений и навыков для обеспечения безопасности в сфере профессиональной деятельности, характера мышления и ценностных ориентаций, при которых вопросы безопасности рассматриваются в качестве приоритета.

Основными обобщенными задачами дисциплины (компетенциями) являются: приобретение понимания проблем устойчивого развития и рисков, связанных с деятельностью человека; овладение приемами рационализации жизнедеятельности, ориентированными на снижение антропогенного воздействия на природную среду и обеспечение безопасности личности и общества; формирование: культуры безопасности, экологического сознания и рискориентированного мышления, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов жизнедеятельности человека; культуры профессиональной безопасности, способностей для идентифицикации опасности и оценивания рисков в сфере своей профессиональной деятельности; готовности применения профессиональных знаний для минимизации негативных экологических последствий, обеспечения безопасности и улучшения условий труда в сфере своей профессиональной деятельности; мотивации и способностей для самостоятельного повышения уровня культуры безопасности; способностей к оценке вклада своей предметной области в решение экологических проблем и проблем безопасности; способностей для аргументированного обоснования своих решений с точки зрения безопасности.

В результате освоения дисциплины студент должен:

-  знать: основные понятия: биосфера и человек, структура биосферы, экосистемы, взаимоотношения организма и среды, экология и здоровье человека; глобальные проблемы окружающей среды; экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы; основы экономики природопользования; экозащитную технику и технологии; основы экологического права, профессиональную ответственность; международное сотрудничество в области окружающей среды;

-  уметь: прогнозировать последствия своей профессиональной деятельности точки зрения биосферных процессов;

-  владеть: методами экономической оценки ущерба от деятельности предприятия, методами выбора рационального способа снижения воздействия на окружающую среду.

Предметная область дисциплины, обеспечивающая достижение поставленных целей, включает изучение окружающей человека среды обитания, взаимодействия человека со средой обитания, взаимовлияние человека и среды обитания с точки зрения обеспечения безопасной жизни и деятельности, методов создания среды обитания допустимого качества. Ядром содержательной части предметной области является круг опасностей, определяемых физическими полями (потоками энергии), потоками вещества и информации.

Объектами изучения в дисциплине являются биологические и технические системы как источники опасности, а именно: человек, коллективы людей, человеческое сообщество, природа, техника, техносфера и ее компоненты (среда производственная, городская, бытовая), среда обитания в целом как совокупность техносферы и социума, характеризующаяся набором физических, химических, биологических, информационных и социальных факторов, оказывающих влияния на условия жизни и здоровье человека.

Изучение объектов как источников опасности осуществляется в составе систем «человек-техносфера», «техносфера-природа», «человек-природа». Изучение характеристик объектов осуществляется в сочетании «объект, как источник опасности - объект защиты». Объектами защиты являются человек, компоненты природы и техносферы.

Центральным изучаемым понятием дисциплины является опасность - потенциальное свойство среды обитания, ее отдельных компонентов, проявляющееся в нанесении вреда объекту защиты, в качестве которого может выступать и сам источник опасности.

В предметной области изучаются основные виды и характеристики опасностей, условия их реализации, характер их проявления и влияния на объекты защиты, прежде всего, на человека и природу. Вред - это утрата, повреждение или ухудшение состояния объекта защиты.

В дисциплине изучаются основные источники опасности, которые характеризуется набором факторов (вредных факторов), способных нанести вред, и степенью их опасности - риском и уровнем (количественным значением) вредных факторов при ее проявлении. Риск рассматривается как вероятность проявления опасности с учетом возможных размеров вреда. Изучаются следующие виды риска: индивидуальный, коллективный, социальный, экологический, профессиональный, производственный, мотивированный и немотивированный, приемлемый.

Другое центральное изучаемое понятие - безопасность. Безопасность объекта защиты и безопасность системы «человек-среда обитания» - это состояние объекта и системы, при котором риск не превышает приемлемое обществом значение, а уровни вредных факторов потоков вещества, энергии и информации - допустимых величин, при превышении которых ухудшаются условия существования человека и компонентов природной среды.

В дисциплине изучаются виды систем безопасности, методы и средства ее обеспечения.

При изучении дисциплины рассматриваются: современное состояние и негативные факторы среды обитания; принципы обеспечения безопасности взаимодействия человека со средой обитания, рациональные условия деятельности; последствия воздействия на человека травмирующих, вредных и поражающих факторов, принципы их идентификации; средства и методы повышения безопасности, экологичности и устойчивости жизнедеятельности в техносфере; методы повышения устойчивости функционирования объектов экономики в чрезвычайных ситуациях; мероприятия по защите населения и персонала объектов экономики в чрезвычайных ситуациях, в том числе и в условиях ведения военных действий, и ликвидация последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий; правовые, нормативные, организационные и экономические основы безопасности жизнедеятельности; методы контроля и управления условиями жизнедеятельности.

Б 3.1.03 Основы мехатроники и робототехники

В настоящее время значительно расширилась область применения мехатронных и робототехнических систем и устройств. С помощью таких систем осваиваются новые технологические процессы, освобождающие людей от многих видов утомительного, однообразного и тяжелого ручного труда, в том числе и во вредных для здоровья условиях.

Робототехнические и мехатронные системы являются одним из неосвоенных видов производственной техники, применение которых требует новой организации технологического процесса производства и, следовательно, специальной подготовки в этой области.

Рассматриваемая дисциплина должна заложить основы по изучению мехатроники и робототехники как одного из направлений автоматизации производственных процессов. Этот процесс формирования базируется на знаниях математики, информатики и общих законах физики.

Целью изучения дисциплины «Основы мехатроники и робототехники» является подготовка студентов к изучению специальных курсов путем формирования знаний по общим принципам построения робототехнических и мехатронных систем, устройств и комплексов и их применению в различных областях деятельности человека.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать области применения мехатронных и робототехнических систем, концепции их построения и терминологию в мехатронике и робототехнике.

-  уметь выбирать необходимые типы робототехнических и мехатронных систем, определять для них способы и системы управления

-  владеть способностью оценивать мехатронные и робототехнические системы на пригодность решения конкретной задачи.

Б 3.1.05 Электронные устройства мехатронных и робототехнических систем

В рамках курса рассматривается элементная база полупроводниковых электронных устройств, их параметры и характеристики, принципы построения аналоговых и цифровых электронных устройств, области и особенности применения электронной техники при решении измерительных задач, задач обработки информации и управления в мехатронных и робототехнических системах. Изучение дисциплины связано с физическими основами (электричество, электромагнетизм, теория полупроводников, электромагнитные волны и колебания), а также электротехники (законы теории цепей, расчет переходных процессов).

Целью изучения дисциплины «Электроника» при подготовке специалистов по специальностям 2301 и 0718 является изучение конструкции и принципов действия элементов электронной техники, а также устройств аналоговой и цифровой электроники, используемых в мехатронных и робототехнических системах.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: параметры и характеристики полупроводниковых приборов; усилительные каскады переменного и постоянного тока; частотные и переходные характеристики; обратные связи в усилительных устройствах; операционные усилители» активные фильтры; компараторы; аналоговые ключи; вторичные источники питания; источники эталонного напряжения и тока; свойства и сравнительные характеристики основных интегральных элементов; методы и средства автоматизации схемотехнического моделирования и проектирования электронных схем; основы конструирования радиоэлектронной аппаратуры включая разработку печатных плат; государственные стандарты: виды и типы электронных схем, правила выполнения электрических схем, буквенно-цифровые обозначения в электрических схемах; условные графические обозначения: машины электрические, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы и магнитные усилители, электрохимические источники тока, элементы цифровой техники, электрические связи, провода, кабели и шины, устройства телемеханики; устройства коммутационные; цифровые устройства электронные техники: основы цифровой и импульсной техники; импульсное и цифровое представление информации; системы счисления; цифровые логические элементы в интегральном исполнении; понятия комбинационных логических устройств и их разновидности; разновидности триггеров в интегральном исполнении; понятие последовательных устройств и их разновидности; устройства сопряжения с объектом для цифровых, цифроаналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей; принципы построения ЦАП и АЦП, их основные параметры и характеристики; элементы схемотехники интегральных ЦАП и АЦП;

-  уметь: составлять схемы замещения полупроводниковых приборов и усилительных каскадов; проводить анализ и разработку структурных и принципиальных схем современных электронных устройств; выполнять расчеты электронных схем, включая средства автоматизированного проектирования; проводить исследования электронных схем с использованием схемотехнического моделирования; обосновывать технические требования к электронным устройствам на базе общего технического задания;

-  владеть: навыками работы с основными электронно-измерительными приборами: аналоговыми и цифровыми осциллографами, генератором сигналов; фазометром, вольтметром, мультиметром; методами расчета и экспериментального определения параметров электронных устройств, синтезом логических схем; инженерными приемами конструирования электронной аппаратуры, в том числе проектирования печатных плат ; программными средствами автоматизированного проектирования печатных плат PCAD 200X, схемотехнического моделирования электронных схем типа MCAP 8.0 и выше

Б 3.1.06 Теория автоматического управления

Курс «Теория автоматического управления» является важной и обязательной дисциплиной для студентов, обучающихся по направлению 221000 «Мехатроника и робототехника».

Научно-технический прогресс на современном этапе требует непрерывного и последовательного применения автоматизации производственных процессов. Теоретической базой систем управления является дисциплина «Теория автоматического управления». Она содержит основополагающие методы по исследованию управления динамическими системами любой природы и проектированию работоспособных систем управления, обеспечивающих заданные характеристики управляемому объекту для качественного выполнения технологического процесса. Только при освоении теории автоматического управления инженер сможет создавать высокоэффективные системы автоматизации.

Целью дисциплины является обучение специалистов методам, методикам математического описания и комплексного исследований систем автоматического управления.

В результате изучения дисциплины студенты должны

-  знать: методы построения математической модели САУ; передаточные функции и частотные характеристики САУ; W – преобразование; анализ устойчивости и точности САУ; синтез корректирующих устройств; основы метода пространства состояний: управляемость и наблюдаемость; модальное управление; синтез наблюдающих устройств полного и неполного порядка; математические модели нелинейных САУ; метод фазового пространства; типы состояний равновесия, особые траектории, скользящие режимы; анализ устойчивости нелинейных САУ (метод Ляпунова, метод Лурье, частотный критерий Попова); метод гармонической линеаризации; алгебраические и частотные методы определения параметров устойчивость периодических решений;

-  уметь: составлять математические модели линейных САУ; выполнять анализ и синтез линейных САУ методами математического и натурного моделирования; составлять математические модели нелинейных САУ; строить фазовые портреты нелинейных САУ; выполнять анализ устойчивости САУ; применять метод гармонической линеаризации для исследования автоколебаний и вынужденных колебаний;

-  владеть: математическим аппаратом теории непрерывных и дискретных САУ; методами анализа устойчивости и точности непрерывных и дискретных САУ; методами синтеза САУ на основе частотных методов и методов пространства состояний.

Б 3.1.08 Микропроцессорная техника в мехатронике и
робототехнике

Основным назначением дисциплины «Микропроцессорная техника в мехатронике и робототехнике» является получение студентами общесистемных знаний в области построения современных микропроцессорных систем и их использования в прикладных аспектах. Учитывая, что технические реализации микропроцессорных систем (программируемые контроллеры, системы автоматики со встроенными микро-ЭВМ, станции управления и т. п.) занимают основные позиции в промышленных системах управления различного назначения, изучаемая дисциплина является неотъемлемой частью единого процесса формирования знаний и навыков специалиста по автоматизации технологических процессов в мехатронике и робототехнике. Не овладев которыми невозможно представить себе специалиста работающего в области современных цифровых систем управления мехатронных устройств и робототехнических систем.

Целью преподавания дисциплины является подготовка студентов к решению задач связанных с эксплуатацией и проектированием аппаратной части микропроцессорных систем управления мехатронными устройствами, а также робототехническими системами и комплексами.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: архитектуру и интерфейс микропроцессоров; микропроцессорный комплект; способы, методы и циклы обмена, виды адресации; систему команд; микроконтроллеры; модульные микропроцессорные системы; устройства сопряжения с объектом управления; процессы, состояния процессов, события, диспетчеры и мониторы; непосредственное, последовательное и параллельное программирование; каналы, маршруты и пакеты в локальных сетях, физический и канальный уровни; методики разработки принципиальных схем аппаратных средств; разработку и отладку программных средств микропроцессорных систем, реализующих алгоритмы управления;

-  уметь: вести анализ и разработку структурных и принципиальных схем аппаратных средств микропроцессорных систем; разрабатывать и отлаживать программные средства микропроцессорных систем, реализующие алгоритмы управления; уметь создавать экспериментальные и макетные образцы; применять; применять стандартные программы САПР для проектирования микропроцессорных систем; обосновывать технические требования к микропроцессорным системам по общему техническому заданию;

-  владеть: навыками применения микропроцессоров в приводах мехатронных и робототехнических систем, микропроцессорной обработки данных в информационных системах.

Б 3.1.10 Электрические и гидравлические приводы мехатронных и робототехнических устройств

Дисциплина изучает гидро-, пневмо - и электропривод промышленных роботов и манипуляторов, принципы построения систем автоматического регулирования приводами, электродвигатели специального назначения, а также принципы подчиненного регулирования приводами роботов.

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов мировоззрения в области приводов, используемых в современной робототехнике и мехатронике, развитие инженерной эрудиции и технического интеллекта.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: основные типы приводов, используемых в робототехнике и мехатронике, обобщенную функциональную схему привода робота и мехатронного модуля; электрические приводы с двигателями постоянного тока (ДПТ); типы и конструкция ДПТ, приводы постоянного тока с управляемыми тиристорными преобразователями; основные схемы и режимы работы силовых тиристорных каскадов, динамические характеристики ДПТ; приводы на базе асинхронных двигателей (АД): принцип работы и основные конструктивные разновидности АД, механические характеристики АД, режимы и пуск АД, управление трехфазным АД, частотно-токовое управление с автономным инвертором, частотно-токовое управление; исполнительные механизмы микроперемещений на основе пьезокерамики: принцип действия, статические характеристики, исполнительные характеристики микроперемещений на основе пьезокерамики, динамические характеристики, структурное представление; электрические приводы с синхронными двигателями (СД): физические основы работы, области применения, синхронные двигатели с постоянными магнитами, принцип работы, статические и динамические характеристики; шаговые двигатели (ШД): принцип работы, статические и динамические характеристики, схемы построения коммутаторов, требования к элементам привода на базе ШД; бесконтактные двигатели постоянного тока (БДПТ): принцип работы, схемы управления, датчик положения ротора и требования к нему, основные элементы и требования к ним, статические и динамические БДТП; приводы на базе электромагнитных муфт (ЭММ): типы и конструкции электромагнитных муфт, статические характеристики, структурное представление приводов на базе ЭММ; основы машиностроительной гидравлики для изучения гидравлических приводов и их элементов; рабочие жидкости, их основные свойства и характеристики; основные законы гидродинамики; классификацию гидравлических машин, динамическую жесткость гидродвигателей; обозначение элементов гидроприводов по ЕСКД; насосные гидростанции, схемы, принцип действия; общие сведения о гидравлических усилителях мощности, их классификация; схемы, элементы конструкции и принцип действия; статические характеристики: обобщенные, расходные, силовые; понятие о коэффициентах усиления по давлению и расходу, их значение и связь с конструктивными параметрами гидроусилителей, их передаточные функции; гидравлические приводы с дроссельным управлением, определение, общую структуру и принципиальные схемы; методы коррекции динамических свойств гидропривода с помощью обратных связей по давлению, по расходу; техническую реализацию этих связей; гидроприводы с объемным управлением, определение, схему и принцип действия; скоростные и механические характеристики гидропривода; вывод передаточных функций привода;

-  уметь: выбирать различные типы приводов для конкретных робототехнических и мехатронных систем (гидравлические, электрические и т. д.), применять микропроцессорные управляющие устройства в приводах роботов;

-  владеть: теоретическими и экспериментальными методами исследования приводов робототехнических и мехатронных систем.

Б 3.2.01 Сопротивление материалов

Дисциплина «Сопротивление материалов» предусматривает изучение основ расчета деталей машин, агрегатов, технологического оборудования, робототехнических и мехатронных систем на прочность, жесткость, устойчивость и колебания в тесной связи с механическими свойствами конструкционных материалов в различных условиях на силовые, температурные и монтажные воздействия. В программу включены сведения о прочностной надежности, механических испытаниях, расчеты прямых, кривых и ломаных брусьев на простые деформации и сложное сопротивление, расчеты плоских и пространственных стержневых систем, энергетические теоремы и расчет статически неопределимых систем, теория напряженно-деформированного состояния, гипотезы хрупкого и пластического разрушения, продольно-поперечный изгиб, инерционные, ударные нагрузки и циклически изменяющиеся во времени напряжения, расчет безмоментных оболочек вращения, расчеты по несущей способности.

Цели и задачи преподавания дисциплины:

-  вооружить студентов начальным комплексом знаний, умений и навыков, необходимых для выполнения расчетов на прочность, жесткость, устойчивость и выносливость деталей, длительно работающих в сложных эксплуатационных условиях, под действием как статических, так и динамических (в том числе циклических) нагрузок, при повышенных и пониженных температурах;

-  познакомить студентов с историей, современным состоянием, проблемами и перспективами развития науки о сопротивлении материалов, подготовить их к освоению основных расчетных методов, которые используются в курсе «Детали машин и основы конструирования» и других инженерных дисциплинах;

-  подготовить будущих специалистов таким образом, чтобы они могли овладеть умением проектировать, конструировать, выполнять прочностные расчеты, проводить испытания, выбирать целесообразные материалы и оптимальные варианты, организовывать монтаж и надежную экономическую, технически грамотную эксплуатацию технологических машин и оборудования, робототехнических и мехатронных систем;

-  привить будущим инженерам и бакалаврам критический подход к уровню своих знаний и существующим проектным решениям, научный образ мышления, сознания и чувство необходимости непрерывной учебы и пополнения своих знаний, стремление своим трудом и поиском выходить на уровень лучших мировых стандартов, непрерывно совершенствовать технику и технологию.

В результате изучения курса сопротивления материалов, студент должен:

-  знать: основные методы расчета деталей машин и элементов сооружений на прочность, жесткость, устойчивость и колебания при различных режимах нагружения;

-  уметь: рассчитывать детали машин и элементы конструкций на растяжение (сжатие), сдвиг, кручение, изгиб, сложное сопротивление, на устойчивость и колебания при силовых, температурных и монтажных воздействиях, составлять расчетные схемы и выполнять прочностные расчеты несложных механических систем, устройств и широко распространенных деталей машин; использовать пакеты прикладных программ для обработки экспериментальных данных расчетов на прочность и жесткость деталей технологического оборудования для решения оптимизационных задач.

Б 3.2.02 Метрология, стандартизация и сертификация

Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» обеспечивает базовую подготовку студентов в области метрологии, стандартизации и сертификации.

Целью изучения дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» является формирование у студентов знаний, умений и навыков метрологического обеспечения экспериментальных исследований.

В результате изучения дисциплины студент должен знать: основные метрологические правила, требования и нормы, государственные акты и нормативно - технические документы по стандартизации, соблюдать их в своей практической деятельности, понимать принципы действия средств электрических измерений, знать основные методы электрических измерений электрических и неэлектрических величин, уметь выбрать необходимые средства измерений, спланировать подготовку эксперимента, выполнить эксперимент и оценить результаты измерений (их точность и достоверность) в целях применения полученных знаний для повышения качества выпускаемой продукции и обеспечения ее конкурентоспособности на мировом рынке.

Б 3.2.03 Технология автоматизированного
машиностроения и приборостроения

В дисциплине «Технология автоматизированного машиностроения и приборостроения» студенты изучают новейшие подходы к использованию средств автоматизации в технологических процессах машиностроительных и приборостроительных производств. Рассматриваемая дисциплина должна заложить основы для изучения перспективных направлений автоматизации производственных процессов в машиностроении, базирующихся на знаниях математики, информатики и общих законов физики.

Целью изучения дисциплины «Технология автоматизированного машиностроения и приборостроения» является формирование у студентов знаний и навыков конструкторско-технологической подготовки по правильному выбору применяемых в машиностроении и приборостроении конструкционных металлов и сплавов, способам их производства и обработки с заданными допусками размеров изготавливаемых из них изделий, удовлетворяющих требованиям точности и технологичности.

В результате изучения дисциплины студент должен:

-  знать: свойства и назначение металлов и сплавов, применяемых в машиностроении и приборостроении; способы автоматизированного производства металлов и сплавов, применяемых в машиностроении и приборостроении; устройство, принцип работы и возможные варианты роботизации технологического оборудования, используемого для обработки заготовок в автоматизированном машиностроении и приборостроении; допуски размерной обработки, возможности пассивного и активного размерного контроля металлообработки в автоматизированном машиностроении и приборостроении; методы оценки технологичности конструкции изделий автоматизированного машиностроительного производства; возможные варианты роботизации технологических процессов машиностроительного производства, как дальнейшее развитие его автоматизации;

-  уметь: правильно выбирать материалы (металлы или сплавы), удовлетворяющие предъявляемым требованиям эксплуатации изготавливаемых из них мехатронных систем и изделий машиностроения; разрабатывать алгоритмы технологических процессов изготовления, обработки или сборки изделий автоматизированных машиностроительных производств; рассчитывать допуск размера, допуск квалитета и допуск посадки изделий автоматизированного машиностроения; рассчитывать погрешности измерений, применяемых в автоматизированном машиностроении; оценивать технологичность конструкции изделий автоматизированного машиностроения и приборостроения.

Кроме того, студент должен приобрести навыки работы с контрольно-измерительными приборами, используемыми в машиностроении, приборостроении и мехатронике.

Б 3.2.05.10 Дистанционное управление робототехническими и мехатронными системами

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов знаний о системах и алгоритмах дистанционного и интерактивного управления, а также овладение методами и способами кодирования и передачи информации в таких системах путем изучения и исследования сенсорных устройств.

Автоматизация и роботизация производства неизменно связана с созданием различных систем управления, которые выполняют функции контроля и регулирования производственных процессов, заменяя человека. Увеличение числа роботов сопровождается расширением их функциональных возможностей главным образом за счет применения более совершенных систем и методов управления. По способу управления все системы управления роботами делятся на два больших класса - это человеко-машинные и автоматические.

Содержание дисциплины «Дистанционное управление робототехническими и мехатронными системами» включает изучение основных понятий и алгоритмов первого способа управления роботами, а именно - дистанционного управления (человеко-машинные системы).

Б 3.2.06.10 манипуляционные системы

Целью преподавания дисциплины «Манипуляционные системы» является изучение механических систем, способов их описания и анализа, изучение различных приводных, передаточных, исполнительных и управляющих элементов и конструкций в общей системе построения мехатронных систем.

При подготовке специалистов по специальности «Мехатроника» курс «Манипуляционные системы» занимает одно из основополагающих мест. Построение мехатронной системы без понимания и описания механической части, как объекта управления - не возможно. Выбор и оценка механической структуры, исполнительных элементов, системы управления должна осуществляться на основании требований технологического процесса, определяющего основу мехатронной системы.

Б 3.2.06.10 Механика управляемых машин

В специальной подготовке специалистов по направлению обучения «Мехатроника и робототехника» механика машин и механизмов занимает одно из основополагающих мест. Построение мехатронной системы с компьютерным управлением возможно только на основе грамотного понимания и описания механической части, как объекта управления. Выбор и оценка исполнительных агрегатов и приводов выполняется на основе динамического анализа механической части системы. Поэтому знание методов анализа кинематики и динамики управляемых машин и умение их использования при анализе и синтезе систем управления позволит с большим пониманием подойти к изучению дисциплин, формирующих целостное и системное представление о названных специальностях.

В процессе изучения курса используются последние достижения в области анализа и синтеза кинематики и динамики механических систем и их модулей. Обращается внимание студентов на задачи в области описания кинематических структур и динамики машин различного функционального назначения.

Целью преподавания дисциплины «Механика управляемых машин» является изучение механических систем и методов их описания и анализа, а также изучение различных приводных элементов и конструкций в общей системе построения управляемых машин.

Задачами курса «Механика управляемых машин» являются:

-  изучение «механизма» и «управляемой машины» как компонента мехатронной и робототехнической систем;

-  изучение структуры механизмов, их классификации, методов образования и синтеза механизмов;

-  овладение методами кинематического анализа механизмов;

-  изучение динамических моделей механизмов, методов их силового анализа;

-  изучение механических приводных элементов управляемых машин;

-  изучение средств гидропневмоавтоматики и гидропневмоприводов для построения современных мехатронных систем и их модулей.

В результате изучения курса студент должен:

-  знать: структуру и назначение управляемых машин; методы кинематического, кинетостатического и динамического анализа и описания механических систем; передаточные, люфтовыбирающие, уравновешивающие, тормозные и демпфирующие механизмы; электромеханические, гидравлические и пневматические приводные элементы управляемых машин;

-  уметь: проводить структурный и кинематический анализ механических систем; проводить динамический анализ механических систем; математически описывать механические элементы, а также элементы приводов мехатронных систем.

Б 3.2.07.10 Вычислительные системы и сети

Курс «Вычислительные системы и сети» призван дать базовую подготовку студенту в области архитектуры аппаратных и программных средств современных ЭВМ, многомашинных комплексов и вычислительных сетей. Основным назначением изучаемой дисциплины является получение студентами общесистемных знаний в области построения ЭВМ и вычислительных сетей и их использования в прикладных аспектах. Учитывая, что технические средства ЭВМ и вычислительных сетей (программируемые контроллеры, системы автоматики со встроенными микро-ЭВМ, станции управления и сетевые средства) занимают основные позиции в промышленных системах управления, изучаемая дисциплина является неотъемлемой частью единого процесса формирования знаний и навыков специалиста по автоматизации технологических процессов, робототехнике и мехатронике.

Подготовка современного специалиста ориентированного на работу в области эксплуатации высокоавтоматизированных производств, предполагает профессиональную подготовку в области средств вычислительной техники. Данный курс является базовым курсом, формирующим у студентов основные представления о проблематике, структуре аппаратных средств и организации программного обеспечения современных вычислительных систем.

Преподавание дисциплины преследует следующие цели:

-  показать место ЭВМ, программируемых контроллеров и вычислительных сетей в автоматизации технологических процессов на современном этапе развития производства;

-  раскрыть методологию построения ЭВМ и вычислительных сетей.

-  определить перспективы развития современных ЭВМ и вычислительных сетей.

Изучив курс, студент должен:

-  знать: функциональную организацию аппаратных средств ЭВМ и систем на их основе; методологию построения ЭВМ и вычислительных сетей; функциональную организацию программного обеспечения ЭВМ, системное программное обеспечение ЭВМ.

-  уметь: оценивать системные ресурсы ЭВМ, выбирать и комплектовать ЭВМ и вычислительные сети для конкретных задач управления производством.

Б 3.2.08.10 Интеллектуальные робототехнические
и мехатронные системы

Курс «Интеллектуальные робототехнические и мехатронные системы» призван дать студенту базовую подготовку в области современных интеллектуальных систем управления широко используемых в робототехнике и мехатронике. Основным назначением изучаемой дисциплины является получение студентами общесистемных знаний методов интеллектуального управления и их использования в прикладных аспектах.

Цель дисциплины: формирование у студентов представления о методах и способах решения, технических задач при разработке систем управления с элементами искусственного интеллекта; развитие инженерной эрудиции, способности сочетать фундаментальные положения теории и возможности средств современной вычислительной техники для достижения оптимальных результатов при создании и эксплуатации робототехнических и мехатронных устройств и систем.

Задачами курса «Интеллектуальные робототехнические и мехатронные системы» являются:

-  ознакомить студентов с современными методами управления техническими системами, основанными на обучении;

-  изучить адаптивные обучаемые управляющие системы с распознаванием образов;

-  научиться составлять математические модели процесса обучения системы управления;

-  изучить закономерности процесса обучения и принципы имитационного моделирования обучаемой системы управления;

-  изучить свойства, особенности и техническую реализацию обучаемых систем управления промышленным роботом.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: современное состояние основные принципы функционирования обучаемых систем управления промышленными роботами, адаптивные обучаемые управляющие системы с распознаванием образов, математическое моделирование процесса обучения системы управления, закономерности процесса обучения, принципы имитационного моделирования обучения системы управления, командные рецепторы, деление рецепторов на группы обучаемой системы управления, принципы обучения систем управления с внутренними обратными связями и парными рецепторами, распределение выходных сигналов обучаемой системы управления, методику обучения робота с обучаемой системой управления, свойства и особенности обучаемых систем управления, техническую реализацию систем управления, основные варианты физической и электрической реализации обучаемых систем управления, методы обучения, мышления и самообучения объекта с технической интеллектуальной системой.

Уметь: анализировать аппаратную реализацию систем управления роботами, составлять математические модели; применять закономерности и принципы имитационного моделирования в процессе обучения системы управления; задавать командные рецепторы и осуществлять их деление на группы; применять принципы обучения систем управления с внутренними обратными связями и парными рецепторами; выбирать параметры и разрабатывать обучаемые системы управления для промышленных роботов; применять методы обучения, мышления и самообучения мехатронных и робототехнических систем.

Владеть: методами математического моделирования и интеллектуального управления роботами, методами обучения систем управления мехатронных и робототехнических систем, методами обучения и самообучения систем управления промышленных роботов

Б 3.2.08.11 Методы нечеткой логики и нейросетевого управления

Курс «Методы нечеткой логики и нейросетевого управления» призван дать студенту базовую подготовку в области современных систем управления, основанных на применении аппарата нечеткой логики и нейронных сетей, широко используемых в робототехнике и мехатронике. Основным назначением изучаемой дисциплины является получение студентами общесистемных знаний методов нечеткой логики и нейронных сетей, используемых для управления и использования в прикладных аспектах.

Цель дисциплины: формирование у студентов представления о методах и способах решения, технических задач при разработке систем управления с элементами искусственного интеллекта; развитие инженерной эрудиции, способности сочетать фундаментальные положения теории и возможности средств современной вычислительной техники для достижения оптимальных результатов при создании и эксплуатации робототехнических и мехатронных устройств и систем.

Задачами курса «Методы нечеткой логики и нейросетевого управления» являются:

-  изучить основные подходы к построению систем искусственного интеллекта;

-  изучить структуру и основные компоненты технических систем управления с элементами искусственного интеллекта;

-  изучить методы построения информационной модели, базовые и модели представления знаний, правила построения алгоритмов планирования действий, механизмы поиска решений в пространстве состояний;

-  изучить эволюционные методы построения решения (генетический алгоритм);

-  изучить основные понятия и определения нечеткой логики распознавания образов, экспертных систем и нейронных сетей

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные подходы к построению систем искусственного интеллекта; структуру и основные компоненты технических систем управления с элементами искусственного интеллекта; методы построения информационной модели; базовые и модели представления знаний; правила построения алгоритмов планирования действий; механизмы поиска решений в пространстве состояний; эволюционные методы построения решения (генетический алгоритм); основные понятия и определения нечеткой логики; распознавания образов, экспертных систем и нейронных сетей

Уметь: разрабатывать структуру интеллектуальных систем управления для робототехнических и мехатронных объектов различной конфигурации; составлять модели представления знаний; делать выводы, основанные на знаниях; строить алгоритмы планирования действий при управлении мобильными роботами; составлять модели распознавания образов; применять методы и алгоритмы анализа структуры многомерных данных; выбирать направление поиска с помощью эвристик; моделировать и обучать нейронные сети для различных задач управления робототехнических и мехатронных объектов

Владеть: методами построения систем искусственного интеллекта; механизмами поиска решений в пространстве состояний; методикой построения новых знаний и моделей представления знаний; эволюционными методами построения решения; методами управления техническими объектами с использованием стратегии цель - ситуация - действие на основе методов нечеткой логики; методами распознавания образов, управления стратегией вывода, построения простейшей экспертной системы, построения и обучения нейросетевых моделей управления

Б 3.2.09.10 Надежность и диагностика робототехнических и мехатронных систем

Дисциплина «Надежность и диагностика робототехнических и мехатронных систем» изучает условия и режимы эксплуатации робототехнических и мехатронных систем и комплексов, основы теории надежности, методы расчета надежности, исследование аппаратуры на надежность и методы ее повышения, методы технической диагностики и средства для ее осуществления. Основные разделы курса является составной частью единого процесса формирования специалиста по робототехническим системам комплексам.

Цель и задачи изучения дисциплины дать систематизированное изложение теоретических положений надежности, условии и режимов эксплуатации робототехнических и мехатронных систем и комплексов, а также методов повышения надежности аппаратуры, чтобы, специалист мог успешно решать вопросы конструктивной и эксплуатационной надежности, а также технической диагностики.

Изучив дисциплину, студент должен:

-  знать: основы теории надежности; условия и режимы эксплуатации аппаратуры робототехнических (РТС) и мехатронных систем; методы расчета надежности аппаратуры робототехнических и мехатронных систем; исследование аппаратуры РТС и мехатронных комплексов; методы повышения надежности аппаратуры РТС и мехатронных комплексов; методы технической диагностики аппаратуры.

-  уметь: выполнять проектно-конструкторские и расчетные работы по созданию и внедрению в эксплуатацию надежных средств робототехнических и мехатронных систем; анализировать условия и режимы эксплуатации аппаратуры РТС и мехатронных комплексов; исследовать надежность аппаратуры робототехнических и мехатронных систем; обрабатывать и анализировать полученные результаты; осуществлять техническую диагностику аппаратуры.

Б 3.2.09.11 Управление техническим состоянием
робототехнических и мехатронных систем

Дисциплина «Управление техническим состоянием робототехнических и мехатронных систем» изучает условия и режимы эксплуатации робототехнических и мехатронных систем и комплексов, основы теории надежности, методы расчета надежности, исследование аппаратуры на надежность и методы управления надежностью с целью ее повышения, методы технической диагностики и средства для ее осуществления.

Цель и задачи изучения дисциплины дать систематизированное изложение теоретических положений надежности, условии и режимов эксплуатации робототехнических и мехатронных систем и комплексов, а также методов повышения надежности аппаратуры, чтобы, специалист мог успешно решать вопросы конструктивной и эксплуатационной надежности, а также технической диагностики.

Изучив дисциплину, студент должен:

-  знать: основы теории надежности; условия и режимы эксплуатации аппаратуры робототехнических (РТС) и мехатронных систем; методы расчета надежности аппаратуры робототехнических и мехатронных систем; исследование аппаратуры РТС и мехатронных комплексов; методы управления надежностью аппаратуры РТС и мехатронных комплексов; методы технической диагностики аппаратуры.

-  уметь: выполнять проектно-конструкторские и расчетные работы по созданию и внедрению в эксплуатацию надежных средств робототехнических и мехатронных систем; анализировать условия и режимы эксплуатации аппаратуры РТС и мехатронных комплексов; исследовать надежность аппаратуры робототехнических и мехатронных систем; обрабатывать и анализировать полученные результаты; осуществлять техническую диагностику аппаратуры.

Б 3.3.01 Введение в профессиональную деятельность

Дисциплина содержит основные сведения о специальности, включая терминологию, исторический обзор, современное состояние и основные научно-технические проблемы. Курс носит ознакомительно-познавательный характер, сопровождается демонстрацией учебных фильмов, слайд-фильмов, ознакомительными экскурсиями.

В курсе излагаются условия и особенности учебы студентов в вузе, дается характеристика избранной ими специальности, ее значение и связи с другими специальностями. Особое внимание отводится роли бакалавра по направлению обучения «Мехатроника и робототехника» в решении задач автоматизации технологических процессов.

Курс преподается с целью обеспечения более быстрой адаптации студентов к условиям жизни и учебы в вузе, а также восприятию основных курсов, определяющих направление «Мехатроника и робототехника».

Студенты, прослушавшие курс, должны:

-  знать: общую характеристику вуза, условия учебы, правила поведения, обязанности и права студентов; общую характеристику состояния механизации автоматизации и роботизации производства, задачи мехатроники в этой области; общую характеристику мехатронной техники, ее значение для народного хозяйства, связи с другими направлениями автоматизации производства; общую характеристику специальности инженера-мехатроника, условия его работы и связи с другими специальностями.

-  уметь: ориентироваться в учебном процессе; вести самостоятельную работу по изучению преподаваемых дисциплин; использовать литературу для учебных целей; ответственного относиться к выполнению учебных заданий и общественных поручений; целенаправленно осваивать направление «Мехатроника и робототехника»; выбирать и использовать учебную и другую техническую литературу; планировать время для самостоятельной работы; выполнять правила поведения в вузе.

Б 3.3.02 Моделирование и исследование мехатронных систем

Дисциплина «Моделирование и исследование мехатронных систем» изучает основные методы математического моделирования мехатронных систем и способы реализации моделей на вычислительных машинах различного принципа действия. Основные разделы курса являются составной частью единого процесса изучения всех учебных дисциплин.

Целью преподавания дисциплины «Моделирование и исследование мехатронных систем» является формирование у студентов знаний основных принципов моделирования мехатронных систем для достижения оптимальных результатов при проектировании, создании и исследовании мехатронных устройств. В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: классификацию и методику построения математических моделей; принципы моделирования на аналоговых вычислительных машинах; принципы моделирования и исследования мехатронных систем на цифровых вычислительных машинах; основы моделирования и исследования цифровых систем управления;

-  уметь: получать электронные модели различных элементов и реализовывать их на АВМ; моделировать и исследовать на ЭВМ элементы мехатронных систем; получать и исследовать динамические модели мехатронных систем; моделировать цифровые системы управления.

Б 3.3.04 Микропроцессорные системы управления
мехатронными модулями

Дисциплина «Микропроцессорные системы управления мехатронными модулями» изучает структуру, принципы действия основных типов микропроцессорных систем управления мехатронными устройствами, алгоритмы их функционирования, методы расчета и проектирования, программное обеспечение микропроцессорных систем управления, отладку программ и устройств в целом. Данная дисциплина является составной частью единого процесса формирования специалиста по мехатронным системам.

Целью дисциплины является подготовка специалиста к решению задач проектирования устройств управления мехатронными системами и комплексами, методов их синтеза и расчета.

Изучив дисциплину студент должен:

-  знать: архитектуру (структуру) аппаратных средств микропроцессорных систем управления; методы и способы передачи информации в микропроцессорных системах управления; методы разработки программных средств, реализующих требуемые алгоритмы управления; средства, порядок отладки и испытаний микропроцессорных систем управления;

-  уметь: проектировать устройство сопряжения с объектом управления для выбранного микропроцессорного комплекта; разрабатывать программные средства, реализующие требуемые алгоритмы управления; вести отладку и испытания разработанных микропроцессорных систем.

Б 3.3.05 Проектирование мехатронных систем

Дисциплина «Проектирование мехатронных систем» является одним из заключительных курсов профиля «Мехатроника», по завершению которого студенты должны приступить к выполнению дипломного проекта. Поэтому именно здесь на основе системного подхода должны быть рассмотрены все этапы проектирования мехатронных устройств, систем и комплексов, показано, что такое проектирование является по своей сути итерационным процессом, включающим корректировку начальных этапов по результатам, полученным на последующих этапах. Основное внимание в данном курсе должно быть уделено комплексному подходу к решению задачи проектирования, к нахождению цепочек и взаимосвязей с ранее прочитанными курсами по механике, электронике и микропроцессорной технике, приводам и системам управления.

Целью преподавания дисциплины является систематизация и интегрирование ранее полученных знаний по специальным дисциплинам применительно к задачам проектирования мехатронных систем и комплексов различного назначения.

Задачами курса «Проектирование мехатронных систем» являются:

-  углубление и практическое применение фундаментальных определений, понятий, законов высшей математики, теоретической механики, теории механизмов и машин, теории автоматического управления, средств мехатроники и робототехники, информационно-управляющих систем, приводов различного типа для построения современных мехатронных систем и комплексов различного назначения;

-  определение и формализация задач, стоящих перед мехатроникой; составление требований к компонентам мехатронных систем;

-  получение методических основ системного проектирования многокомпонентных интегрированных систем с учетом специфики автоматизированного производства, обоснованного выбора объекта автоматизации и мехатронизации и всестороннего учета технических, экономических и социальных аспектов;

-  привитие навыков математического описания мехатронных систем, их анализ методами компьютерного моделирования;

-  разработка отдельных подсистем, устройств и модулей, включая элементы конструкции, приводы, датчики информации, микропроцессорные устройства управления; разработка программного обеспечения для решения задач управления и проектирования.

Студенты, прослушавшие курс, должны:

-  знать: цели, задачи, методы и этапы проектирования мехатронных устройств (МУ) и их систем; место мехатронных устройств и систем, промышленных роботов, как разновидности мехатронных систем, в системе комплексной автоматизации производства, их классификацию и основные характеристики; кинематические схемы механизмов и методы их синтеза, основные их характеристики; методы выбора и расчета приводов, оценки их статических и динамических характеристик; методы и особенности проектирования мехатронных модулей и систем управления мехатронных систем (МС); состав и структуру РТК, как разновидности МС и комплексов.

-  уметь: определять требования и разрабатывать технические задания на отдельные подсистемы мехатронных систем (МС), включая механические устройства, электронные, микропроцессорные и электромеханические устройства и прочие устройства МС; проводить структурный и кинематический анализ механических и манипуляционных систем; проводить силовой (динамический) расчет механической части мехатронных систем и модулей; математически описывать все составные части мехатронных модулей, устройств и систем; разрабатывать приводы МС различного типа, включая их выбор, регулировочный расчет и моделирование; применять методы автоматизированного расчета всех этапов проектирования МУ и МС.

Б 3.3.06 Компьютерное управление мехатронными
системами

Дисциплина «Компьютерное управление мехатронными системами» изучает методы и принципы описания и исследования импульсных и цифровых систем автоматического регулирования. Рассматриваются вопросы математического описания цифровых объектов и синтеза цифровых корректирующих устройств.

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов знаний основных положений теории цифровых систем автоматического управления, теории цифровых фильтров и методов их синтеза, методов задания программных движений и адаптивного управления движением механических систем, а также основ теории оптимального управления и способов принятия решений в интеллектуальных системах.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: основы теории дискретных систем автоматического управления, передаточные функции и частотные свойства дискретных систем; методы синтеза цифровых фильтров и корректоров; способы задания программных движений и алгоритмы позиционного, скоростного и силового управления; методы адаптивного управления движением механических систем; основные алгоритмы принятия решений в интеллектуальных системах.

-  уметь: составлять математические модели дискретных систем и описывать процессы в них с использованием операторов; определять передаточные функции систем с ЦВМ с учетом квантования по времени; исследовать устойчивость систем регулирования с ЦВМ; оценивать качество цифровых систем; осуществлять синтез систем с ЦВМ.

Б 3.3.07 Международный инжиниринг

Дисциплина «Международный инжиниринг» изучает сущность и содержание международного инжиниринга, закономерности научно-технического прогресса, методы проектирования нововведений мехатронных систем и автоматизированных систем технологической подготовки производства, способы осуществления международных коммерческих операций, международный обмен технологическими знаниями и инженерно-техническими услугами, организацию международного межфирменного производственно-технического сотрудничества и кооперирования. Данная дисциплина является составной частью единого процесса формирования специалиста по мехатронике и международному инжинирингу.

Целью изучения дисциплины «Международный инжиниринг» является подготовка специалиста к решению задач, связанных с реализацией профессиональных функций при работе над международными проектами создания, реализации и эксплуатации мехатронных систем.

Изучив дисциплину студент должен:

-  знать: функцию инжиниринга; сущность и содержание международного инжиниринга; закономерности научно-технического прогресса; методы проектирования нововведений в мехатронике; экспортно-импортные операции; международный обмен технологическими знаниями и инженерно-техническими услугами; международные производственно-технические связи.

-  уметь: моделировать задачи системного инжиниринга; проектировать нововведения мехатронных систем; проектировать автоматизированные системы технологической подготовки производства мехатронных устройств; осуществляет международные коммерческие операции; осуществляет международный обмен технологическими знаниями и инженерно-техническими услугами; организовать международные производственно-технические связи и межфирменные научно-техническое кооперирование.

Б 3.3.8.10 Применение мехатронных систем

Дисциплина «Применение мехатронных систем» предназначена для систематизации сведений о мехатронных системах, особенностей их производства и применения. Полученные знания помогут студентам, более системно подойти к вопросам дипломного проектирования.

Основные разделы курса являются составной частью единого процесса изучения всех учебных дисциплин.

Целью преподавания дисциплины «Применение мехатронных систем» является формирование у студентов знаний современных требований к производству мехатронных систем, а также отличительные особенности основных видов мехатронных систем в зависимости от области их применения.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: классификацию современных мехатронных систем и сферы их применения; основы технологии и организации производства мехатронных систем; устройство периферийных составляющих компьютеров как элементов мехатронных систем, используемых в современных технологических процессах и автоматизированных производствах;

-  уметь: определять научно-технические и технологические задачи внедрения МС, а также технико-экономическую и организационную эффективность от внедрения; определять требования и особенности производства мехатронных систем в зависимости от области их дальнейшего использования; проводить маркетинговые исследования по мехатронным системам.

Б 3.4.01 Введение в профессиональную деятельность «Промышленная робототехника и робототехнические системы»

Дисциплина содержит основные сведения о специальности, включая терминологию, исторический обзор, современное состояние и основные научно-технические проблемы. Курс носит ознакомительно-познавательный характер, сопровождается демонстрацией учебных фильмов, слайд-фильмов, ознакомительными экскурсиями.

В курсе излагаются условия и особенности учебы студентов в вузе, дается характеристика избранной ими специальности, ее значение и связи с другими специальностями. Особое внимание отводится роли инженера-робототехника в решении задач автоматизации технологических процессов.

Курс преподается с целью обеспечения более быстрой адаптации студентов к условиям жизни и учебы в вузе, а также восприятию основных курсов, определяющих специализацию «Промышленная робототехника и робототехнические системы».

Студенты, прослушавшие курс, должны:

-  знать: общую характеристику вуза, условия учебы, правила поведения, обязанности и права студентов; общую характеристику состояния механизации автоматизации и роботизации производства, задачи робототехники в этой области; общую характеристику робототехнических систем, их значение для народного хозяйства, связи с другими направлениями автоматизации производства; общую характеристику специальности «Роботы и РТС», условия работы инженера-робототехника и связи с другими специальностями.

-  уметь: целенаправленно осваивать специальность «Роботы и РТС»; выбирать и использовать учебную и другую техническую литературу; планировать время для самостоятельной работы; выполнять правила поведения в вузе.

-  владеть: более четкой ориентации в учебном процессе; самостоятельной работы по изучению преподаваемых дисциплин; использования литературы для учебных целей; ответственного отношения к выполнению учебных заданий и общественных поручений.

Б 3.4.02 Моделирование и исследование
робототехнических систем

Дисциплина «Моделирование и исследование робототехнических систем» изучает основные методы математического моделирования робототехнических систем и способы реализации моделей на вычислительных машинах различного принципа действия. Основные разделы курса являются составной частью единого процесса изучения всех учебных дисциплин.

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов знаний основных принципов моделирования робототехнических систем для достижения оптимальных результатов при проектировании, создании и исследовании роботов и робототехнических комплексов.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: классификацию и методику построения математических моделей; принципы моделирования на аналоговых вычислительных машинах; принципы моделирования и исследования робототехнических систем на цифровых вычислительных машинах; основы моделирования и исследования цифровых систем управления;

-  уметь: получать электронные модели различных элементов и реализовывать их на АВМ; моделировать и исследовать на ЭВМ элементы робототехнических систем; получать и исследовать динамические модели робототехнических систем; моделировать цифровые системы управления.

Б 3.4.03 Роботы, РТК и ГПС

Дисциплина «Роботы, РТК и ГПС» изучает принципы построения гибких производственных систем в машиностроении и других отраслях промышленности, схемы компоновки РТК в зависимости от области применения, а также особенности проектирования и расчета сервисных роботов и РТК. Основные разделы курса являются составной частью единого процесса изучения всех учебных дисциплин.

Целью преподавания дисциплины «Роботы, РТК и ГПС» является формирование у студентов представления о принципах построения гибких производственных систем и об особенностях их эксплуатации, а также способности проектирования и расчета сервисных роботов и робототехнических комплексов, развитие инженерной эрудиции и технического интеллекта.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: основные схемы применения роботов; схемы компоновки РТК; основные задачи проектирования ГПС и этапы технологического проектирования; принципы построения ГПС; системные принципы создания гибких автоматизированных производств; особенности проектирования и внедрения сервисных роботов;

-  уметь: использовать методы и аппаратуру для системного анализа и моделирования ГПС; формировать подсистемы основного и вспомогательного оборудования ГПС; пользоваться методами имитационного моделирования ГПС; рассчитывать автоматизированные транспортные системы, склады и накопители; анализировать ГПС методами массового обслуживания; оценивать гибкость производственной системы; выполнять технико-экономическое обоснование применения сервисных роботов и РТК специального назначения; осуществлять проектирование и расчет сервисных РТК.

Б 3.4.04 Управление роботами и робототехническими системами

Дисциплина "Управление роботами и робототехническими системами (РТС)" изучает структуру, принципы построения типовых систем управления РТС и соответствующих им математических моделей роботов. Кроме того, она изучает методы синтеза программного управления движением манипуляционных систем роботов для цикловых позиционных и контурных систем управления. Без знаний полученных в результате изучения этой дисциплины подготовка специалистов по специализации «Промышленная робототехника и робототехнические комплексы» не может считаться законченной.

Целью курса является закрепление и формирование у студентов знаний по организации структур систем управления роботами, методике синтеза программных законов управления роботами.

В результате изучения курса студенты должны:

-  знать: основные методы построения математических моделей роботов, как объектов управления; методы формирования управляющих программ с учетом их реализации на ЭВМ; методы стабилизации манипуляционных движений робота; структуру, основные функции и принципы действия типовых систем управления роботами; связь систем управления робота, с задачами решаемыми роботом в конкретных технологических процессах, в которых функционирует робот;

-  уметь: составлять математическую модель робота адекватную предполагаемой системе управления; разработать программу управления работой робота на языке программирования робота; предложить программно-аппаратную реализацию системы управления роботом.

Б 3.4.05 Микропроцессорные устройства управления робототехническими системами

Дисциплина «Микропроцессорные устройства управления робототехническими системами» изучает структуру, принципы действия основных типов микропроцессорных устройства управления роботов, РТС и РТК, алгоритмы их функционирования, методы расчета и проектирования, программное обеспечение микропроцессорных устройств управления, отладку программ и устройств в целом. Данная дисциплина является составной частью единого процесса формирования специалиста по роботам и робототехническим системам.

Целью дисциплины является подготовка специалиста к решению задач проектирования устройств управления робототехническими системами и комплексами, методов их синтеза и расчета.

Изучив дисциплину студент должен:

-  знать: архитектуру (структуру) аппаратных средств микропроцессорных устройств управления; методы и способы передачи информации в микропроцессорных устройствах управления; методы разработки программных средств, реализующих требуемые алгоритмы управления; средства, порядок отладки и испытаний микропроцессорных устройств управления;

-  уметь: проектировать устройство сопряжения с объектом управления для выбранного микропроцессорного комплекта; разрабатывать программные средства, реализующие требуемые алгоритмы управления; вести отладку и испытания разработанных микропроцессорных устройств.

Б 3.4.06 Проектирование роботов и робототехнических систем

Дисциплина «Проектирование роботов и робототехнических систем» является одним из заключительных курсов профиля «Промышленная робототехника и робототехнические комплексы», по завершению которого студенты должны приступить к выполнению дипломного проекта. Поэтому именно здесь на основе системного подхода и интегрирования всех ранее полученных знаний должны быть рассмотрены все этапы проектирования роботов и РТС, показано, что такое проектирование является по своей сути как интеграционным, так и итерационным процессом, включающим корректировку начальных этапов по результатам, полученным на последующих этапах. Основное внимание в данном курсе должно быть уделено комплексному подходу к решению задачи проектирования, к нахождению цепочек и взаимосвязей с ранее прочитанными курсами по механике роботов, их приводам и системам управления.

Целью преподавания дисциплины является систематизация и интегрирование ранее полученных знаний по специальным дисциплинам применительно к задачам проектирования роботов различного назначения, многокомпонентных робототехнических систем и комплексов.

Задачами курса «Проектирование роботов и РТС» являются:

-  углубление и практическое применение фундаментальных определений, понятий, законов высшей математики, теоретической механики, теории механизмов и машин, теории автоматического управления, средств робототехники и мехатроники, информационно-управляющих систем, приводов различного типа для построения современных роботов различного назначения, многокомпонентных робототехнических систем и комплексов;

-  получение методических основ системного проектирования многокомпонентных систем, роботов и роботизированных производств с учетом специфики автоматизированного производства, обоснованного выбора объекта роботизации и всестороннего учета технических, экономических и социальных аспектов;

-  привитие навыков математического описания робототехнических систем, их анализ методами компьютерного моделирования;

-  определение и формализация задач, стоящих перед робототехникой; составление требований к компонентам робототехнических систем, разработка отдельных подсистем и устройств, включая элементы конструкции, приводы, датчики информации, микропроцессорные устройства управления; разработка программного обеспечения для решения задач управления и проектирования.

В результаты изучения дисциплины, студенты должны:

-  знать: место промышленных роботов в системе комплексной автоматизации производства, их классификацию и основные характеристики; цели, задачи, методы и этапы проектирования роботов и РТС; отечественные и международные стандарты в области проектирования РТС и РТК; основные технические характеристики и кинематические структуры промышленных роботов; прямую и обратную задачу кинематики манипулятора; способы расчета погрешности позиционирования; цели и задачи динамического анализа ПР;. кинетостатический анализ ПР; режимы работы, методы выбора и расчета приводов роботов, оценки их статических и динамических характеристик; основные виды и классификацию захватных устройств промышленных роботов, их конструктивные особенности и порядок выполнения их расчета; особенности проектирования систем контурного управления, принципы построения цикловой системы управления, принципы модульной оптимизации;

-  уметь: определять требования и разрабатывать технические задания на отдельные подсистемы РТС, включая механические устройства, электронные и электромеханические устройства и прочие устройства и подсистемы РТС; поводить структурный и кинематический анализ манипуляционных систем, определять параметры движения роботов по степеням подвижности; математически описывать все составные части роботов и РТС, решать прямую и обратную задачи кинематики о положениях, скоростях и ускорениях звеньев, определять кинематическую погрешность манипулятора; определять кинетическую энергию робота, обобщенные силы, решать уравнения Эйлера и Лагранжа второго рода, определять движущие силы и законы движения звеньев; разрабатывать приводы РТС различного типа, включая их выбор, регулировочный расчет и моделирование; рассчитывать различные типы захватных устройств; проектировать системы управления различного типа, задавать и реализовывать тактограммы движения промышленного робота;

-  владеть методами: определения параметров движения роботов по степени подвижности; матрично-аналитического и графоаналитического анализа кинематики ПР различной кинематической структуры, методами расчета линейной и угловой кинематической погрешности робота – манипулятора; расчета кинетической энергии робота, обобщенных сил; проектирования следящих приводов различной структуры; расчета захватных устройств; автоматизированного расчета манипуляционных систем и их систем управления.

Б 3.4.07 Электрооборудование и электроснабжение РТК

Целью данной дисциплины является изучение электрооборудования и систем электроснабжения, обеспечивающих питанием, различными видами энергии робототехнические комплексы гибких автоматизированных производств.

Современные промышленные предприятия для массового производства продукции оснащаются робототехническими комплексами, гибкими производственными модулями, включенные в общую технологическую цепочку ГАП. При этом агрегатные станки, станки с ЧПУ, роботы, транспортные системы используют различные выводы энергии. В этой связи перед инженерами специальности «Роботы и РТС» возникают сложные задачи энергоснабжения всего комплекса РТС и его оборудования в гибких производственных системах.

Без глубоких и всесторонних знаний теоретических и практических невозможно решать задачи создания и эксплуатации робототехнических систем.

Курс “Электрооборудование и электроснабжение РТК” является базовой дисциплиной всесторонней подготовки молодого специалиста для успешного решения инженерных задач в области электроснабжения производственных процессов с применением РТК и РТС.