354-0085/01 – Mechatronics (Mecht)

Gurantor departmentDepartment of RoboticsCredits5
Subject guarantorFiktivní UživatelSubject version guarantorprof. Dr. Ing. Vladimír Mostýn
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year4Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction1998/1999Year of cancellation2006/2007
Intended for the facultiesFSIntended for study typesMaster
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
MOS50 prof. Dr. Ing. Vladimír Mostýn
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 3+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. Metodika mechatronického přístupu ke konstruování strojů. Subsystémy strojů a jejich modelování. Vazby mezi subsystémy. Průmyslové roboty a manipulátory jako představitelé mechatronických systémů Cvičení: Představení možností simulace mechatronických systémů pomocí dostupného programového vybavení 2. Mechanický subsystém stroje, kinematika prostorových mechanismů, Použití maticových metod v kinematice strojů, transformační matice, použití homogenních souřadnic, přímá úloha kinematiky v maticovém tvaru Cvičení: Sestavení homogenních transformačních matic, příklady řešení přímé úlohy kinematiky (MathCad) 3. Metody orientace souřadných systémů, Denavit – Hartenbergův princip orientace souřadných systémů, rekurentní výpočet jednotkových vektorů na osách souř. systémů (Rodrigův vztah) Cvičení: Metody orientace souřadných systémů u prostorových mechanismů, praktické příklady řešení přímé úlohy kinematiky (MathCad) 4. Diferenciální vyjádření transformačních rovnic, Jakobiho matice soustavy a její použití. Metody řešení inverzní úlohy kinematiky Cvičení: Výpočet Jakobiho matice soustavy v dané poloze mechanismu, výpočet rychlostí a zrychlení v pohybových dvojicích mechanismu (MathCad) 5. Metody řešení inverzní úlohy kinematiky. Metody vázané na kinematickou strukturu mechanismu, vektorová metoda Cvičení: Kontrolní úloha – orientace souřadných systémů, přímá úloha kinematiky 15 bodů 6. Numerické aproximační metody řešení inversní úlohy kinematiky, použití Jakobiho matice při řešení inverzní úlohy. Použití Taylorova rozvoje transformační matice při řešení inverzní úlohy kinematiky Cvičení: Praktické příklady řešení inverzní transformace vektorovou metodou (MathCad) 7. Numerické optimalizační metody řešení inverzní úlohy kinematiky, chyba polohování robotu jako objektivní funkce optimalizace, heuristické metody řešení inverzní úlohy - metoda cyklického decimování chyby polohování (CCD) Cvičení: Řešení inverzní kinematické úlohy mechanismu (Pro/Mechanica) 8. Numerické optimalizační metody řešení inverzní úlohy, metody založené na gradientu objektivní funkce, upravená Newtonova metoda, Hessova matice soustavy, metoda Broyden-Fletcher-Shano Cvičení: Řešení inverzní kinematické úlohy mechanismu (Pro/Mechanica) 9. Model dynamiky mechanismů, pojem zobecněná síla, vyjádření momentů setrvačnosti článků v ortogonálních a homogenních souřadnicích. Newton - Eulerova metoda výpočtu zobecněné síly, výpočet reakcí ve vazbách Cvičení: Kontrolní úloha – vektorová metoda řešení inverzní úlohy 15 bodů 10. Sestavení Lagrangeovy pohybové rovnice v maticovém tvaru, výpočet kinetické a potenciální energie pohyblivých článků stroje Cvičení: Výpočet kinetické a potenciální energie pohyblivých článků stroje (MathCad) 11. Výpočet zobecněných sil s použitím Lagrangeovy pohybové rovnice, přímá a inverzní úloha dynamiky, řešení trajektorie koncového bodu při známém průběhu zobecněné síly v pohybových dvojicích s použitím Lagrangeových rovnic. Cvičení: Výpočet zobecněných sil v pohybových jednotkách mechanismu (Pro/Mechanica) 12. Matematický model pohonného subsystému, metody modelování pohonů, simulace dynamického chování pohonného subsystému Cvičení: Modelování pohonů (SIPRO, Matlab) 13. Model dynamiky robotu jako řízené soustavy, aplikace stavových proměnných, syntéza optimálního řízení Cvičení: Model mechanického subsystému (Matlab) 14. Model dynamiky robotu jako řízené soustavy, momentové řízení pohonů, vliv nastavení regulátorů na chování systému, možnosti simulace Cvičení: Model stroje (Pro/Mechanica) 15. Metody modelování soustavy mechanického, řídícího a pohonného systému strojů jako celku, možnosti simulace chování Cvičení: Zápočtové cvičení

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 (100) 51
        Exercises evaluation Credit 30 (30) 0
                Project Project 30  0
        Examination Examination 70 (70) 0
                Written examination Written examination 40  0
                Oral Oral examination 30  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
2005/2006 (M2301) Mechanical Engineering (3901T003) Applied Mechanics P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2005/2006 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics K Czech Ostrava 5 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
2004/2005 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2004/2005 (M2301) Mechanical Engineering (3901T003) Applied Mechanics P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2004/2005 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics K Czech Ostrava 5 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
2003/2004 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2003/2004 (M2301) Mechanical Engineering (3901T003) Applied Mechanics P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2003/2004 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics K Czech Ostrava 5 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
2002/2003 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2002/2003 (M2301) Mechanical Engineering (3901T003) Applied Mechanics P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2002/2003 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics K Czech Ostrava 5 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
2001/2002 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2001/2002 (M2301) Mechanical Engineering (3901T003) Applied Mechanics P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2001/2002 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics K Czech Ostrava 5 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
2000/2001 (M2301) Mechanical Engineering (3902T004) Automatic Control and Engineering Informatics P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2000/2001 (M2301) Mechanical Engineering (3901T003) Applied Mechanics P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner