Start / Dydaktyka / Prowadzone przedmioty / Podstawy robotyki I

Podstawy robotyki I

Wykład i ćwiczenia

Dr hab. Marek Wojtyra

Materiały do pobrania

     

Numer i typ przedmiotu

NK439, przedmiot kierunkowy (AiR)

Poziom i semestr studiów

Studia inżynierskie, semestr V

Rodzaj zajęć i punkty ECTS

W - 1, C - 2, ECTS 4

Wymagania wstępne

  • Znajomość algebry, geometrii, analizy matematycznej w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów.
  • Znajomość mechaniki w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów.

Cele przedmiotu

  • Zapoznanie się z podstawowymi pojęciami i zagadnieniami z dziedziny robotyki.
  • Pozyskanie wiedzy i umiejętności dotyczących matematycznego opisu mechanizmów przestrzennych.
  • Zdobycie wiedzy i umiejętności z zakresu kinematyki manipulatorów – formułowanie i rozwiązywanie zadań kinematyki, wykorzystywanie jakobianu manipulatora, analiza konfiguracji osobliwych.
  • Pozyskanie wiedzy i umiejętności w obszarze planowania ruchu robotów – generowanie trajektorii, kształtowanie parametrów ruchu.
  • Zdobycie wiedzy i umiejętności dotyczących dynamiki manipulatorów – formułowanie i rozwiązywanie zadań dynamiki, algorytmizacja obliczeń.

Zawartość przedmiotu

Wykład

  • Podstawowe pojęcia z dziedziny robotyki, przegląd zastosowań robotów, typowe zagadnienia z dziedziny robotyki.
  • Matematyczny opis mechanizmów przestrzennych: algebraiczna reprezentacja wektora, macierz kosinusów kierunkowych, kąty i parametry Eulera, współrzędne jednorodne, parametry Denavita-Hartenberga.
  • Kinematyka manipulatorów: szeregowe i równoległe struktury manipulatorów, sformułowanie zadania prostego i odwrotnego kinematyki o położeniu, jakobian manipulatora, zadania kinematyki o prędkości i przyspieszeniu, konfiguracje osobliwe.
  • Kinematyka manipulatorów: szeregowe i równoległe struktury manipulatorów, sformułowanie zadania prostego i odwrotnego kinematyki o położeniu, jakobian manipulatora, zadania kinematyki o prędkości i przyspieszeniu, konfiguracje osobliwe.
  • Statyka i dynamika manipulatorów: zasada mocy chwilowych, momenty bezwładności, pęd, kręt i energia członu sztywnego, równania Newtona-Eulera, sformułowanie zadania prostego i odwrotnego dynamiki, algorytm rozwiązywania zadań dynamiki dla manipulatorów


Ćwiczenia

  • Zadania rachunkowe dotyczące macierzy kosinusów kierunkowych.
  • Obliczenia z wykorzystaniem katów Eulera i parametrów Eulera.
  • Zastosowania parametrów Denavita-Hartenberga do opisu kinematyki manipulatorów.
  • Zadanie proste kinematyki dla manipulatora szeregowego. Obliczenia rekurencyjne..
  • Zadanie odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego.
  • Rozwiązywanie zadań przygotowujących do sprawdzianu. Omówienie zadań domowych.
  • Sprawdzian cząstkowy z pierwszej części przedmiotu.
  • Zadania kinematyki dla manipulatorów równoległych.
  • Obliczanie jakobianu manipulatora, analiza konfiguracji osobliwych.
  • Wyznaczanie trajektorii prosto- i quasiliniowej. Kształtowanie profilu prędkości.
  • Statyka manipulatorów – wyznaczanie sił i momentów równoważących.
  • Obliczanie macierzy bezwładności oraz pędu, krętu i energii członów w ruchu przestrzennym.
  • Zadanie odwrotne dynamiki, algorytmizacja obliczeń dla potrzeb sterowania robotem.
  • Rozwiązywanie zadań przygotowujących do sprawdzianu. Omówienie zadań domowych.
  • Sprawdzian cząstkowy z drugiej części przedmiotu.

Zalecane lektury

  • Angeles J., Fundamentals of Robotics Mechanical Systems, Springer,1997.
  • Craig J. J., Introduction to Robotics: Mechanics and Control, Addison-Wesley, 1986. W polskim przekładzie: Wprowadzenie do robotyki: mechanika i sterowanie, WNT, 1995.
  • Frączek J., Wojtyra M.: Kinematyka układów wieloczłonowych. Metody obliczeniowe. WNT, 2008.
  • Jezierski E., Dynamika robotów, WNT, 2006.
  • Morecki A., Knapczyk J., Podstawy robotyki, WNT, 1996.
  • Nikravesh P. E., Computer-Aided Analysis of Mechanical Systems, Prentice Hall, 1988.
  • Tsai L.-W., Robot Analysis. The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Wiley & Sons, 1999.

Materiały do pobrania