Роботы и робототехника
(1 семестр)
Краткое содержание дисциплины. Предметом изучаемой дисциплины являются роботы и робототехнические комплексы (РТК) с точки зрения их расчёта и программирования. С точки зрения расчёта основное внимание уделяется имитационному моделированию роботов – как основе подхода model based engineering (инженерии на базе модели) при анализе и синтезе роботов и РТК с новыми свойствами. Также в курсе уделяется внимание общим вопросам классификации, обозначений узлов роботов, типах приводов на примере промышленных роботов-манипуляторов, что является необходимой частью целостной картины курса у студентов.
Кредитная стоимость дисциплины. 3 кредита.
Цель. Приобретение теоретических знаний и практических навыков в области расчётов и программирования робототехнических комплексов (РТК).
Результаты обучения. В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: теоретические основы кинематики и динамики промышленных роботов; принципы аналитического и блочного программирования промышленных роботов; математические законы построения имитационных моделей РТК на основе сетей Петри; основы теории конечных автоматов; базовые принципы и необходимые особенности работы среды графического программирования LabView, пакета Matlab; особенности различных типов приводов роботов-манипуляторов, различных типов структур механизмов манипуляционных роботов.
уметь: создавать имитационные модели РТК на базе симулятора движения роботов PC-Roset; на основе математического аппарата сетей Петри с реализацией в среде LabView; программировать промышленные роботы-манипуляторы с организацией ветвлений программы движений робота; разрабатывать логическое управление робототехнической системой с использованием конечных автоматов;
владеть: программными средами MatlabR2008a, LabView 7.1, PC-Rosetv.3.26a на уровне достаточном для решения практических задач, рассмотренных в данном курсе; языком программирования промышленных роботов Kawasaki ASlanguage; основами методологии построения математических моделей роботов-манипуляторов, логических систем управления РТК и отдельных её модулей в виде конечных автоматов, имитационных моделей РТК в виде сети/сетей Петри.
Содержание курса.
В курсе изучается несколько видов имитационного моделирования – сети Петри для моделирования дискретной динамики и логики РТК на примере 4-х роботов Kawasaki, работающих совместно. Также изучается моделирование кинематики и динамики робота (прямые и обратные задачи) – с целью привить студенту качественное понимание происходящих процессов, а также снабдить студента инструментами для синтеза с точки зрения программирования новых роботов и РТК. Изучается программирование и имитационное 3D моделирование роботов в специализированной среде PC-Roset.
№ п/п | Наименование раздела | Лекции | Практические занятия и лабораторные работы | СРС | Всего | ||
ПЗ/С | ЛР | из них в ИФ | |||||
1. | Введение | 2 | 2 | ||||
2. | Структура механизмов манипуляционных роботов | 2 | 2 | 6 | 10 | ||
3. | Кинематика и динамика | 4 | 19 | 10 | 33 | ||
4. | Приводы манипуляторов и роботов | 5 | 0 | 10 | 15 | ||
5 | Программирование роботов-манипуляторов | 2 | 15 | 4 | 4 | 21 | |
6 | Конечные автоматы и сети Петри | 2 | 15 | 10 | 27 | ||
ИТОГО: | 17 | 51 | 4 | 40 | 108 |
Пререквизиты. Математика, Физика, Теоретическая механика, Теория автоматического управления, Мехатроника, Роботизация технологических процессов.
Основная литература.
, Медведев основы теории оптимального и логического управления.– М.: МГТУ им. , 2011. – 600 с.
Мачульский системы и комплексы. – М.: Транспорт, 1999. – 446с.
, Ющенко управления манипуляционными роботами: учебник для вузов. – 2-е изд., исправ. и доп.–М.: МГТУ им. , 2004. – 480 с.
Дополнительная литература.
Ноф. Ш. Справочник по промышленной робототехнике т.1.– М.: Машиностроение, 1989. – 480 с.
, , Тимофеев манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов.– М.: Высшая школа, 1986.–264с.
урс Робототехники: учебник для вузов /Под ред . – М.: Мир, 1990. – 527 с.
Воротников устройства робототехнических систем. – М.: МГТУ им. , 2005. – 384 с.
, , Интеллектуальные системы. – М.: МГТУ им. , 2003.
Математическое моделирование систем приводов роботов с древовидной кинематической структурой: Учебное пособие для вузов / [и др.] – М.: Изд-во «Рудомино», 2008.– 64 с.
Координатор. , к. т.н., доцент.
Использование компьютера. Компьютер используется во всех лабораторных работах.
Лабораторные работы.
1)Знакомство со структурой механизмов манипуляционных роботов на примере робота-манипулятора Kawasaki FS003N.
2) Изучение позиционирования схвата робота-манипулятора с использованием метода однородных преобразований.
2) Исследование команд языка AS для организации ветвлений программы движения робота.
3) Использование среды моделирования промышленных роботов PC-Roset для аналитического программирования роботов-манипуляторов.
4) Программная и аппаратная интеграция среды LabView в робототехнический комплекс из 4-х роботов Kawasaki FS003N.
5) Имитационное моделирование части робототехнической линии сетями Петри в среде графического программирования LabView.
6) Реализация части робототехнической линии на базе 4-х промышленных роботов KawasakiFS003N под управлением персонального компьютера (с логикой на конечных автоматах в среде LabView).
Преподаватель: , к. т.н. Дата: 07.11.2014
