354-0011/01 – Robots and Manipulators I (RaMI)

Gurantor departmentDepartment of RoboticsCredits6
Subject guarantorFiktivní UživatelSubject version guarantorprof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year4Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction1990/1991Year of cancellation2006/2007
Intended for the facultiesFSIntended for study typesMaster
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
KON35 doc. Ing. Zdeněk Konečný, Ph.D.
SKA60 prof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 4+2
Combined Credit and Examination 14+4

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Teaching methods

Summary

Compulsory literature:

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

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.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2005/2006 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment K Czech Ostrava 5 Compulsory study plan
2005/2006 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2004/2005 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment K Czech Ostrava 5 Compulsory study plan
2004/2005 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2003/2004 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment K Czech Ostrava 5 Compulsory study plan
2003/2004 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2002/2003 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment K Czech Ostrava 5 Compulsory study plan
2002/2003 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2001/2002 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment K Czech Ostrava 5 Compulsory study plan
2001/2002 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2000/2001 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment K Czech Ostrava 5 Compulsory study plan
2000/2001 (M2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Robots and Handling Equipment P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner