275

2

УДК 621.865.8

Программное обеспечение мехатронных и робототехнических систем:

Методические указания для самостоятельной работы студентов по

направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А. А.

Грибанов ; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 7 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 15.03.06 – Мехатроника и робототехника предусмотрено изучение курса «Программное обеспечение мехатронных и робототехнических систем».

В результате освоения дисциплины студент должен:

–знать: особенности процессов разработки программного обеспечения мехатронных и робототехнических систем;

–уметь: разрабатывать и отлаживать программные средства мехатронных и робототехнических систем, реализующие алгоритмы управления;

–владеть: навыками программной обработки данных в информационных системах.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 4-го курса (8-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы

4

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к экзамену.

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1.

Роль программного обеспечения в робототехнических системах. Связь программного обеспечения с применяемыми микропроцессорными системами. Программное обеспечение отдельных узлов и модулей сенсорной и исполнительной части. Исполнительная система робота. Высокоуровневое программное обеспечение - пользовательская задача. Среды программирования роботов и мехатронных систем. Жизненный цикл программного обеспечения роботов. Проектирование программного обеспечения мехатронной системы и организация коллективной разработки. Отладка программного обеспечения. Программное обеспечение для моделирования робототехнических систем

Раздел 2.

Особенности программного обеспечения для управления исполнительными механизмами. Зависимость программного обеспечения от типа устройства сопряжения с объектом. Математические модели манипуляторов и задачи управления движением. Управление с динамически изменяющимися параметрами. Применение методов самонастройки алгоритмов управления. Интерполяция управляющих сигналов. Формирование состояний мехатронного модуля для автоматного управления. Программное обеспечение связи между оператором и манипулятором.

Раздел 3.

Централизованные и распределенные модели управления робототехническими системами. Интеллект робота. Обучаемое программное обеспечение. Логический уровень системы управления многокомпонентными робототехническими комплексами. Представление системы управления как сети конечных автоматов. Программирование управляющей сети. Организация взаимодействия робота с оператором.

Раздел 4.

Многокоординатное движение. Станки с числовым программным управлением. Формирование траектории многокоординатного движения. Методы управления, основанные на решении обратной задачи динамики. Управление энергетическими характеристиками многокоординатной исполнительной системы при решении задач механообработки.

5

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2.

Таблица 2 – Перечень лабораторных работ

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение бакалавров. Темы этой работы представлены в табл.3.

Таблица 3 – Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

Контроль самостоятельной работы бакалавров осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний бакалавра.

6

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ бакалавр допускается к сдаче экзамена. Контрольные вопросы к экзамену для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Роль программного обеспечения в робототехнических системах. Связь программного обеспечения с применяемыми микропроцессорными системами.

2.Структура программного обеспечения робототехнической системы.

3.Программное обеспечение мехатронной системы.

4.Среды программирования роботов и мехатронных систем.

5.Жизненный цикл программного обеспечения роботов.

6.Проектирование программного обеспечения мехатронной системы и организация коллективной разработки.

7.Программное обеспечение для моделирования робототехнических систем

8.Особенности программного обеспечения для управления исполнительными механизмами.

9.Математические модели манипуляторов и задачи управления движением.

10.Управление с динамически изменяющимися параметрами. Применение методов самонастройки алгоритмов управления.

11.Интерполяция управляющих сигналов.

12.Автоматное управление в мехатронных системах.

13.Программное обеспечение связи между оператором и манипулятором.

14.Централизованные и распределенные модели управления робототехническими системами.

15.Интеллект робота. Обучаемое программное обеспечение.

16.Логический уровень системы управления многокомпонентными робототехническими комплексами.

17.Представление системы управления как сети конечных автоматов. Программирование управляющей сети.

18.Организация взаимодействия робота с оператором.

19.Многокоординатное движение. Станки с числовым программным управлением.

20.Формирование траектории многокоординатного движения.

21.Методы управления, основанные на решении обратной задачи динамики.

22.Управление энергетическими характеристиками многокоординатной исполнительной системы при решении задач механообработки.

7

Библиографический список

Основная литература

1. Гагарина, Л.Г. Технология разработки программного обеспечения : учеб. пособие [Электронный ресурс] / Л.Г. Гагарина, Е.В. Кокорева, Б.Д. Сидорова-Виснадул ; под ред. Л.Г. Гагариной. – М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА- М, 2018. – 400 с. // ЭБС Знаниум. – Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/924760. – Загл. с экрана.

Дополнительная литература

2. Мякишев, Д.В. Принципы и методы создания надежного программного обеспечения АСУТП: Методическое пособие / Д.В. Мякишев – Вологда : Инфра-Инженерия, 2017. – 114 с. // ЭБС Знаниум. – Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/943318. – Загл. с экрана.

3. Грибанов, А. А. Программное обеспечение мехатронных и робототехнических систем [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 18 с. – ЭБС ВГЛТУ.

4. Грибанов, А. А. Программное обеспечение мехатронных и робототехнических систем [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 7 с. – ЭБС ВГЛТУ.

Грибанов Андрей Анатольевич

Программное обеспечение мехатронных и робототехнических систем

Методические указания для самостоятельной работы студентов по

направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»