354-0011/01 – Roboty a manipulátory I (RaMI)

Garantující katedraKatedra robotikyKredity6
Garant předmětuFiktivní UživatelGarant verze předmětuprof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník4Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení1990/1991Rok zrušení2006/2007
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KON35 doc. Ing. Zdeněk Konečný, Ph.D.
SKA60 prof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 4+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 14+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Vyučovací metody

Anotace

V předmětu se posluchači seznamují se základními pojmy a poznatky robototechniky z hlediska konstrukce, teorie a výpočtů uzlů a prvků robotů. Předmět je zaměřen na oblasti: mechatronické systémy, charakteristiky, pojmy a principy, vývojové trendy, základní subsystémy PRaM, jejich klasifikaci, požadavky a metodiku navrhování PRaM, konstrukce a výpočty prvků a orgánů nosného subsystému, navrhování a výpočty efektorů PraM, výpočty strukturálních dynamických charakteristik, kinematickou a dynamickou analýzu a jejich užití při návrhu PRaM, zásady a praxi zvládnutí a uplatnění inteligentních CAD systémů při návrhu robototechnických zařízení (PRO/Engineer, Working Motion, Dymola), rozvoj tvůrčích schopností studentů při návrhu a konstrukci těchto zařízení (TechOptimizer, Invention Machine, TRIZ, ARIZ).

Povinná literatura:

Základní: Skařupa, J. Metodika konstruování. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská v Ostravě, 1993. 158 s. Skařupa, J. Metodika konstruování (konstrukční cvičení). 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská v Ostravě, 1994. 125 s. Skařupa, J., Zelina, P. Hlavice průmyslových robotů. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská v Ostravě, 1993. 105 s. Skařupa, J., Zelina, P. Navrhování a výpočty efektorů PRaM . 1. vyd. Ostrava: VŠB - Technická universita Ostrava, 1996. 107 s. Talácko, J., Matička, R. Konstrukce průmyslových robotů a manipulátorů. 1. vyd. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1995. 236 s. ISBN 80 - 01 - 01291 - 3. Doplňková: Skařupa, J. Průmyslové roboty a manipulátory /sylaby/. Talácko, J., Matička, R. Konstrukce průmyslových robotů a manipulátorů - závěrečný projekt. 3. vyd. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1989. 324 s.

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Úvod do problematiky oboru. Profil studia, kooperace mezi předměty v oboru. Doporučení k volbě předmětů. Literatura ke studiu. Historický vývoj robototechniky, předpoklady a podněty rozvoje. Současný stav a tendence robotiky ve světě a v ČR. Důsledky robotizace (automatizace s využitím robotů). Aplikace PRaM podle technologií a odvětví. Aplikace robotů v nestrojírenských oborech. Progresivní roboty - servisní a personální. Biorobotika. 2. Robot jako systém, jeho subsystémy. Struktura robotů. Robotika - základní pojmy, obecné principy robototechniky. Mechatronika. Klasifikace robotů a manipulátorů. Modulární, univerzální a jednoúčelové průmyslové roboty a manipulátory (PRaM). Akční subsystém PRaM - funkce, struktura. Kinematické řetězce manipulátorů robotů a jejich volba, základní užívané řetězce současných konstrukcí - příklady konstrukcí. Základní parametry a charakteristiky. Cvičení: Seznámení s programem cvičení, požadavky k zápočtu, literatura. Videoprogramy - příklady aplikací PRaM, typů, vývojových tendencí a dopadů robotizace. Centrum robototechniky. 3. Výkonný subsystém průmyslových robotů. Požadavky, vlastnosti, prvky. Motory a převody – klasifikace. Motory PRaM - vlastnosti, charakteristiky, požadavky. Mechanika pohonů. 4. Převody v robototechnice - vlastnosti, charakteristiky, požadavky. Ozubené převody, pastorek a ozubený hřeben, řetězové převody a převody ozubenými řemeny. Cvičení: Ozubené převody – aplikace v orientačních ústrojích. Vlastnosti, návrhový a kontrolní výpočet převodovky. 5. Realizace kinematických struktur. Nosný a výkonný subsystém PRaM, jejich prvková základna. Koncepční řešení pohybových jednotek manipulátoru - rotačních a lineárních. Význam počítačové podpory designu v robototechnice. Výpočtové a designerské nástroje (linka) - Microsoft Project, SmartSketch, TechOptimizer, PRO/Engineer (Layout, Designer), PRO/Mechanika, Working Model, Dymola. 6. Diferenciály a planetové převody. Harmonické převody. Cyklopřevody. Cvičení: Návrh a výpočet harmonických a cyklopřevodů. Program č.1: Analýza zadání Semestrálního programu 1 – převodovka OÚ, požadavkový list, využití počítačové podpory. Konzultace výpočtů. 7. Vedení a uložení - koncepční řešení a konstrukční provedení uzlů vedení lineárních jednotek a uložení rotačních jednotek, návrh a výpočet. 8. Převody valivými a planetovými šrouby, konstrukce, návrh, kontrola, tuhost. Cvičení: Převody valivými a planetovými šrouby - návrh a výpočet. Práce na programu č. 1 - kontrola a konzultace výpočtů. 9. Kloubové mechanizmy – pantograf aj. 10. Návrh motoru PR – výkonové charakteristiky rotačních a lineárních jednotek. Kontrolní výpočet motoru. Cvičení: Návrh a výpočet pantografu. 11. Modulární koncepce robotů, předběžný návrh, maticové metody, silový výpočet. 12. Modulární koncepce robotů – odhady přesnosti a tuhosti. Obecný postup návrhu. Cvičení: Vedení a uložení pohybových jednotek - návrh a výpočet. Modulární koncepce robotů – výpočet a analýza postupu. Test č. 1: za 1. – 5. týden. 13. Modulární koncepce robotů – odhady přesnosti a tuhosti. Obecný postup návrhu. 14. Koncepce pohonů PraM – interní, externí, hybridní. Rozpojení pohybů v kloubech. Cvičení: Modulární koncepce robotů – výpočet a analýza postupu. Program č. 1: kontrola a konzultace. Program č. 2: Návrh robotu modulární koncepce (zadání). 15. Koncepce pohonů PraM – interní, externí, hybridní. Rozpojení pohybů v kloubech. 16. Přenosové převody, převody orientačních ústrojí – návrh a kontrola. Požadavky, parametry. Cvičení: Návrh motoru PR. Práce na programu č.2. 17. Efektory PR - klasifikace, význam, principy řešení, požadavky, parametry. Metodika návrhu. Objekty manipulace a jejich analýza, zásady správné konstrukce z hlediska DFO. 18. Výpočet mechanických efektorů, mechanismy transformačních bloků, převodová funkce, optimalizace parametrů mechanických efektorů. Cvičení: Výpočty efektorů. Práce na programu č.2. 19. Výpočet sil a momentů působících na objekty manipulace při různých režimech provozu. Uchopovací síly, pevnostní výpočty. Konstrukční prvky a komponenty efektorů - motory, prvky transformačních bloků, kompensátory a uchopovací prvky. 20. Výpočet sil a momentů působících na objekty manipulace při různých režimech provozu. Uchopovací síly, pevnostní výpočty. Konstrukční prvky a komponenty efektorů - motory, prvky Cvičení: Výpočty efektorů. Práce na programu č.2. 21. Externě dodávané efektory, interfejsy. 22. Převody orientačních ústrojí a efektorů - rozšíření o složitější případy. Cvičení: : Výpočty efektorů. Odevzdání programu č.2. 23. Kinematická a dynamická analýza PR a úlohy při navrhování robotů. 24. Kinematická a dynamická analýza PR a úlohy při navrhování robotů. Cvičení: Výpočty pro kinematickou a dynamickou analýzu. 25. Kinematická a dynamická analýza PR a úlohy při navrhování robotů. 26. Kinematická a dynamická analýza PR a úlohy při navrhování robotů. Cvičení: Výpočty pro kinematickou a dynamickou analýzu. Test č.2: Za 6. - 11. týden. 27. Výpočtový model nosného subsystému, metodika návrhu. Konstrukce rámů, saní, těles, stojanů, příčníků, sloupů aj. nosných prvků polohovacího ústrojí. 28. Konstrukční dynamické charakteristiky manipulátorů - poddajnost (tuhost), setrvačnost, vlastní frekvence, tlumení aj. Cvičení: Konstrukční dynamické charakteristiky manipulátorů - výpočty. Zápočet. 29. Konstrukční dynamické charakteristiky manipulátorů - poddajnost (tuhost), setrvačnost, vlastní frekvence, tlumení aj. 30. Normy a směrnice pro navrhování PRaM. Cvičení: Obhajoby programů. Zápočet.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (145) 51
        Zkouška Zkouška 100  0
        Zápočet Zápočet 45  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2005/2006 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 5 povinný stu. plán
2005/2006 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2004/2005 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 5 povinný stu. plán
2004/2005 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2003/2004 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 5 povinný stu. plán
2003/2004 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2002/2003 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 5 povinný stu. plán
2002/2003 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2001/2002 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 5 povinný stu. plán
2001/2002 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2000/2001 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 5 povinný stu. plán
2000/2001 (M2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku