symulacja komputerowa układów robotyki

Politechnika Opolska
Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
Karta Opisu Przedmiotu
Kierunek studiów
Profil kształcenia
Poziom studiów
Specjalność
Forma studiów
Semestr studiów
Nazwa przedmiotu
Subject Title
Całk.
4
Wymagania
wstępne w
zakresie
przedmiotu
AUTOMATYKA I ROBOTYKA
Ogólnoakademicki
Studia pierwszego stopnia
Studia stacjonarne
VI
SYMULACJA KOMPUTEROWA UKŁADÓW
ROBOTYKI
Nauki podst. (T/N)
N
Computer simulation of robotics systems
ECTS (pkt.)
Tryb zaliczenia przedmiotu
Kod przedmiotu
Kont.
2,4 Prakt.
2,4
Zaliczenie na ocenę
W63
Nazwy
Analiza matematyczna, Fizyka, Elektrotechnika, Informatyka, Podstawy
przedmiotów
mechaniki i Podstawy robotyki.
1. Znajomość podstaw programowania.
Wiedza
2. Znajomość równań różniczkowych.
3. Znajomość podstawowych praw fizyki.
1. Umiejętność liczenia pochodnych i całek.
Umiejętności
2. Rozumienie zasad tworzenia programu na podstawie algorytmu.
3. Umiejętność posługiwania się Matlabem w zakresie podstawowym.
Kompetencje
1. Potrafi współdziałać i pracować w grupie.
społeczne
Program przedmiotu
Forma zajęć
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
L. godz. zajęć w sem.
Prowadzący zajęcia
Całkowita
Kontaktowa
(tytuł/stopień naukowy, imię i nazwisko)
50
30
dr hab. inż. Ryszard Beniak
|
|
|
60
30
dr hab. inż. Ryszard Beniak
|
|
Treści kształcenia
Wykład
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sposób realizacji Wykład wspomagany prezentacjami.
Tematyka zajęć
Możliwości i zakres symulacji. Modele komputerowe. Hierarchia modeli.
Podstawy formułowania metodą Lagrange’a II rodzaju równań różniczkowych
opisujących układy mechaniczne, elektryczne i elektromechaniczne.
Stosowane w robotyce modele fizyczne i modele funkcjonalne elementów
mechanicznych, elektromechanicznych i energoelektronicznych.
Metody modelowania i symulacji manipulatora z uwzględnieniem odwrotnego
zagadnienia kinematyki i odwrotnego zagadnienia dynamiki.
Stosowanie modeli funkcjonalnych i tworzenie postaci normalnej r.r. zwyczajnych
przy wykorzystaniu przedstawionych poprzednio modeli.
Możliwości pakietów MATLAB-Simulink i Maple w zakresie rozwiązywania równań
różniczkowych zwyczajnych (przykłady modelowania układów robotycznych i
energoelektronicznych).
Liczba godzin
1
5
3
3
2
2
7.
Wybrane aspekty komputerowego formułowania równań różniczkowych (r.r.) dla
układów dynamicznych.
2
8.
Metody numerycznego rozwiązywania równań dla nieliniowych układów
dynamicznych. Algorytmy jednokrokowe.
2
9.
10.
Algorytmy wielokrokowe całkowania numerycznego.
Algorytmy pośrednie używane do rozwiązywania układów opisanych sztywnymi
równaniami różniczkowymi.
Algorytmy i techniki obliczeniowe programów symulacji komputerowej.
2
2
11.
4
12.
Zaliczenie przedmiotu.
2
L. godz. pracy własnej studenta
20
L. godz. kontaktowych w sem.
30
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Kolokwium pisemne oraz ustna dyskusja ze studentem.
efektów kształcenia
Projekt
Sposób realizacji Wspomagane wykonywanie elementów projektu.
Lp.
Tematyka zajęć
Liczba godzin
1.
Określenie przestrzeni roboczej dla projektowanego manipulatora 3-złączowego.
2
2.
Określenie prostego zadania kinematyki dla projektowanego manipulatora 32
złączowego.
3.
Określenie odwrotnego zadania kinematyki dla manipulatora 3-złączowego.
3
4.
Określenie prostego zadania dynamiki dla projektowanego manipulatora 34
złączowego.
5.
Określenie odwrotnego zadania dynamiki dla projektowanego manipulatora 34
złączowego.
6.
Implementacja prawa regulacji dla projektowanego manipulatora 3-złączowego.
2
7.
Zaimplementowanie uzyskanych rezultatów w środowisku MATLAB-Simulink.
6
8.
Uruchomienie procesu rozwiązywania równań różniczkowych opisujących
5
manipulator.
9.
Dyskusja uzyskanych wyników i sprawdzanie ich poprawności.
2
L. godz. pracy własnej studenta
30
L. godz. kontaktowych w sem.
30
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Sprawdzenie umiejętności rozwiązania konkretnego zagadnienia o
efektów kształcenia
charakterze problemowym.
1. Poznanie metody Lagrange'a w odniesienu do układów
elektromechanicznych (W).
Wiedza
2. Poznanie algorytmów numerycznego całkowania r.r.
zwyczajnych (W).
3. Poznanie metod rozwiązywania r.r. w Malabie (W).
1. Umiejętność wykorzystania modeli elementów
mechanicznych i energoelektronicznych (W,P).
Efekty kształcenia dla
2. Umiejętność tworzenia równań różniczkowych i ich postaci
przedmiotu - po
normalnej (W,P).
Umiejętności
zakończonym cyklu
3. Umiejętność posługiwania się podstawowymi programami
kształcenia
służącymi do symulacji układów mających zastosowanie w
robotyce (W,P).
1. Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się (W,P).
2. Posiada możliwość doskonalenia wiedzy poprzez dyskusje z
Kompetencje
innymi studentami (W,P).
społeczne
3. Bierze odpowiedzialność za działania grupy (W,P).
Metody dydaktyczne:
Wykład wspomagany prezentacjami multimedialnymi, dyskusja. Pomoc w rozwiązywaniu problemów
występujacych podczas projektu.
Forma i warunki zaliczenia przedmiotu:
Wykład zaliczany w formie pisemnej lub ustnej, projekt zaliczany na podstawie rozwiązania konkretnego
zagadnienia o charakterze problemowym i zasymulowaniu uzyskanych rozwiązań.
Literatura podstawowa:
[1] MROŻEK B., MROŻEK Z.: MATLAB uniwersalne środowisko do obliczeń naukowo-technicznych.
Wydawnictwo PLJ, Warszawa, 1996.
[2] BENIAK R., WACH P.: Zadania z dynamiki układów elektromechanicznych przy zastosowaniu MAPLE V.
Oficyna Wyd. Polit. Opolskiej, Opole 1999.
[3] SPONG M., VIDYASAGAR M.: Dynamika i sterowanie robotów. WNT, Warszawa, 1997.
[4] GIERGIEL M.,J., HENDZEL Z., ŻYLSKI W.: Modelowanie i sterowanie mobilnych robotów kołowych.
PWN, Warszawa 2002.
Literatura uzupełniająca:
[1] O.CHUA L., PEN-MIN L.: Komputerowa analiza układów elektronicznych - algorytmy i metody
obliczeniowe. WNT, Warszawa, 1981.
[2] MOHAN N., UNDELAND T., ROBINS W.: Power Electronics Converters, Applications and Design. JOHN
WILEY & SONS INC., New York, Brisbane, Toronto, Singapore, 1995.
______________
* niewłaściwe przekreślić
…………………………………………………..
……………………………………………………….
(kierownik jednostki organizacyjnej/bezpośredni przełożony:
pieczęć/podpis
(Dziekan Wydziału
pieczęć/podpis)