354-0085/01 – Mechatronika (Mecht)

Garantující katedraKatedra robotikyKredity5
Garant předmětuFiktivní UživatelGarant verze předmětuprof. Dr. Ing. Vladimír Mostýn
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník4Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení1998/1999Rok zrušení2006/2007
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MOS50 prof. Dr. Ing. Vladimír Mostýn
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 14+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Vyučovací metody

Anotace

V předmětu se posluchači seznámí s metodikou mechatronického přístupu ke konstrukci strojů. Hlavní pozornost je věnována kinematické a dynamické analýze mechanismů průmyslových robotů a manipulátorů a matematickému modelování jednotlivých subsystémů stroje – mechanického, pohonného a řídícího, jejich rozhodujícím parametrům a možnostem matematického propojení jednotlivých subsystémů a modelování stroje jako celku. Jednotlivé subsystémy jsou modelovány s využitím dostupného programového vybavení v oblasti CAD (Pro/Engineer), modelování a simulací (Matlab, Dymola).

Povinná literatura:

Mostýn, V. Mechatronika. Skriptum VŠB TUO, Ostrava, 2000 Brát, V. Maticové metody v analýze a syntéze prostorových vázaných mechanických systémů. ACADEMIA, Praha 1981 Malec, Z. Servomechanismy pro robotiku. 1.vyd.. Skripta VUT Brno, 1986 Frolov,K.V.- Voroběv,E.I. Mechanika promyšlennych robotov. Kinematika i dinamika. Moskva, 1988 Craig, J. J. Introduction to Robotics. Addison-Wesley Publ.Co., 1986

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. 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

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 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 0
                Projekt Projekt 30  0
        Zkouška Zkouška 70 (70) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 40  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 30  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
2005/2006 (M2301) Strojní inženýrství (3901T003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika K čeština Ostrava 5 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
2004/2005 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2004/2005 (M2301) Strojní inženýrství (3901T003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika K čeština Ostrava 5 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
2003/2004 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2003/2004 (M2301) Strojní inženýrství (3901T003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika K čeština Ostrava 5 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
2002/2003 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2002/2003 (M2301) Strojní inženýrství (3901T003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika K čeština Ostrava 5 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
2001/2002 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2001/2002 (M2301) Strojní inženýrství (3901T003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2001/2002 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika K čeština Ostrava 5 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
2000/2001 (M2301) Strojní inženýrství (3902T004) Automatické řízení a inženýrská informatika P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2000/2001 (M2301) Strojní inženýrství (3901T003) Aplikovaná mechanika P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku