354-0011/01 – Roboty a manipulátory I (RaMI)
| Garantující katedra | Katedra robotiky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | Fiktivní Uživatel | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jiří Skařupa, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 4 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1990/1991 | Rok zrušení | 2006/2007 |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | magisterské |
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.