Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

441

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
08.01.2021
Размер:
197.98 Кб
Скачать

Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

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

Основы мехатроники и робототехники

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника

Воронеж 2018

2

УДК 681.527.7: 621.865.8

Основы мехатроники и робототехники: Методические указания для

самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.06 –

Мехатроника и робототехника / А.А. Грибанов; М-во образования и науки РФ,

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 9 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 «Основы мехатроники и робототехники».

В результате освоения дисциплины студент должен:

знать: основные понятия мехатроники и робототехники, устройство роботов, принципы проектирования, конструирования и управления робототехническими системами, принципы и методологические основы построения мехатронных устройств, модулей, систем, устройство и принцип действия промышленных роботов, манипуляторов, схватов ПР, отдельных модулей ПР, классификацию мехатронных модулей, роботов и манипуляторов, их основные технические характеристики;

уметь: конструировать манипуляторы и мобильных роботов, программировать манипуляторы и мобильных роботов;

владеть: на основании поставленной задачи произвести проектирование, создать конструкцию и осуществить программирование манипулятора или мобильного робота.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 2-го курса (4-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы

 

Трудоемкость

Семестр

Виды учебной работы

Всего

В зачетных

4

 

часов

единицах

 

 

1

2

3

4

Общая трудоемкость дисциплины

144

4

144

Аудиторные занятия

90

2,5

90

Лекции (Л)

36

1

36

Практические занятия (ПЗ)

Лабораторные работы (ЛР)

54

1,5

54

Семинары (С)

Занятия, проводимые в интерактивной

24

0,67

24

форме

 

 

 

Самостоятельная работа (Сам)

18

0,5

18

 

 

 

 

Контроль самостоятельной работы (КСР)

36

1

36

 

 

 

 

4

Курсовой проект (работа)

*

*

*

 

 

 

 

РГР (ГАР, РАР)

 

 

 

 

Реферат

 

 

 

 

Виды итогового контроля (зачет, экзамен)

36

1

экзамен

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. Введение в робототехнику Предпосылки развития мехатроники и области применения

мехатроннных и робототехнических систем. Преимущества и перспективы развития таких устройств и систем.

Раздел 2. История развития робототехники Предыстория робототехники. Термин "робот". Три закона робототехники.

Возникновение и развитие современной робототехники. Развитие отечественной робототехники. Термины и определения мехатроники и робототехники.

Раздел 3. Управление движением человека Постановка задачи. Общая схема управления движением человека.

Нейроны. Мышцы. Центральная нервная система. Динамические уровни управления движением. Интеллект и творчество.

Раздел 4. Состав, параметры и классификация роботов Состав роботов. Классификация роботов по назначению. Классификация

роботов по конструкции. Классификация по способу управления. Классификация по быстродействию. Параметры, определяющие технический уровень роботов. Манипуляционные системы. Рабочие органы манипуляторов.

Раздел 5. Системы передвижения мобильных роботов Классификация по типу внешней среды перемещения. Наземные

универсальные системы передвижения. Гусеничные роботы. Колесные роботы. Шагающие роботы. Водные системы передвижения роботов. Воздушные системы передвижения роботов. Космические системы передвижения роботов.

5

Раздел 6. Сенсорные системы Назначение сенсорных систем. Классификация сенсорных систем.

Контактные и бесконтактные сенсорные системы. Системы технического зрения.

Раздел 7. Устройства управления роботов Программные устройства управления. Адаптивные устройства

управления. Интеллектуальные устройства управления. Релейное управление. Непрерывное программное управление. Человеко-машинные системы. Групповое управление в робототехнических системах. Аппаратура управления роботов.

Раздел 8. Основы систем автоматического управления Понятие автоматического управления. Система автоматического

управления. Теория автоматического управления. Системы автоматического регулирования. Классификация систем автоматического регулирования.

Раздел 9. Применение средств робототехники Классификация технологических комплексов с применением роботов.

Компоновки технологических комплексов с роботами. Управление технологическими комплексами. Этапы проектирования технологических комплексов. Особенности роботизации технологических комплексов в действующих производствах. Гибкие производственные системы. Применение промышленных роботов на основных технологических операциях. Классификация технологических комплексов с роботами на основных технологических операциях. Сборочные робототехнические комплексы. Сварочные робототехнические комплексы. Применение промышленных роботов на вспомогательных операциях. Робототехника в непромышленных областях. Экстремальная робототехника.

4. Лабораторные занятия

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

Таблица 2 – Перечень лабораторных работ

Номер раздела

Наименование лабораторных работ

пп

дисциплины

 

1.

Раздел 4

Изучение структуры и кинематической схемы

 

 

манипулятора (14 часов)

2.

Раздел 4

Изучение рабочей зоны ПР (6 часов)

3.

Раздел 7

Определение положений, скоростей и ускорений

 

 

6

 

 

 

 

 

звеньев (14 часов)

4.

Раздел 7

Изучение кинематических механизмов

 

 

промышленного робота (10 часов)

5.

Раздел 6

Изучение роботизированного стенда с техническим

 

 

зрением (10 часов)

 

 

5. Самостоятельная работа бакалавров

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

Таблица 3 – Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

№ п/п

Тема самостоятельной работы

Номер источника

 

 

 

1

2

3

 

 

 

1.

Адаптивная система управления

1 о. (С. 138-141)

 

 

 

2.

Средства диагностирования ПР

1 о. (С. 162-168)

 

 

 

3.

Робототехника для экстремальных ситуаций

1 о. (С. 212-220)

 

 

 

4.

Динамические свойства мехатронных

2 д. (С. 65-84)

 

модулей

 

 

 

 

5.

Автоматическая оптимизация регуляторов

2 д. (С. 151-155)

 

замкнутых систем

 

 

 

 

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.

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

6. Курсовое проектирование

Выполнение курсового проекта производится за счет самостоятельной работы студентов при организации регулярных консультаций.

 

 

7

 

Таблица 4 – Наименование разделов курсового проектирования

Номер раздела

Наименование разделов курсового

пп

дисциплины

проектирования

 

 

 

1

2

3

 

 

 

1.

Раздел 1

Аналитический обзор источников по теме

 

 

курсового проекта

 

 

 

2.

Раздел 4

Разработка алгоритмов работы и составление

 

 

структурной схемы устройства (системы)

 

 

 

3.

Раздел 4

Разработка функциональной схемы или общей

 

 

компоновки модулей

 

 

 

4.

Раздел 4

Разработка схемы принципиальной электрической

 

 

или геометрической компоновки РТК с описанием

 

 

технологического прогресса

 

 

 

5.

Раздел 4

Разработка эскизного проекта конструктивного

 

 

оформления системы

 

 

 

6.Контрольные вопросы

1.Промышленные роботы (ПР).

2.Классы роботов широкого назначения.

3.Классификация промышленных роботов.

4.Особенности применения роботов.

5.Гибкие производственные системы (ГПС).

6.Конструкции роботов.

7.Кинематика многозвенных манипуляторов.

8.Задачи кинематического исследования.

9.Унификация ПР.

10.Захватные устройства.

11.Приводы промышленных роботов.

12.Общая характеристика манипуляторов роботов.

13.Общая структура системы программного управления.

14.Классификация систем программного управления.

15.Особенности системы циклового, позиционного и контурного управления.

16.Программное обеспечение систем управления адаптивных роботов.

17.Языки и системы программирования адаптивных роботов.

18.Системы интеллектуального управления.

19.Информационные системы. Системы очувствления бесконтактного

типа.

20.Системы очувствления контактного типа.

8

21.Диагностирование состояния технологического оборудования и роботов в составе роботизированного технологического комплекса.

22.Дистанционное управление манипуляторами. Командное управление манипуляторами.

23.Копирующие системы управления манипуляторами.

24.Полуавтоматические системы управления манипуляторами.

25.Дистанционные системы управления роботами.

26.Основные особенности и принципы построения технологических процессов (ТП) с применением роботов.

27.Основы эксплуатации роботизированных комплексов.

28.Внедрение гибких автоматизированных систем на предприятиях мелко- и среднесерийного производства.

29.Примеры промышленного применения гибких автоматизированных

систем.

30.Основные направления повышения эффективности производства.

31.Промышленные роботы. Особенности применения роботов.

32.Кинематика многозвенных манипуляторов. Общая характеристика манипуляторов роботов.

33.Представление структуры манипуляторов.

34.Адаптивное управление роботами.

35.Системы очувствления бесконтактного типа.

36.Особенности применения дистанционно управляемых роботов и манипуляторов в разных отраслях промышленности.

37.Применение программы автоматизированного проектирования T- FLEX на производстве.

Библиографический список

Основная литература

1. Иванов, А.А. Основы робототехники : учеб. пособие [Электронный ресурс] / А.А. Иванов. – 2-е изд., испр. – М. : ИНФРА-М, 2018. – 223 с. // ЭБС Знаниум. – Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=939223. –

Загл. с экрана.

Дополнительная литература

2. Жмудь, В.А. Динамика мехатронных систем [Электронный ресурс] / В.А. Жмудь, Г.А. Французова, А.С. Востриков – Новосиб.: НГТУ, 2014. – 176 с. // ЭБС Знаниум. – Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/546220. –

Загл. с экрана.

9

3. Грибанов, А. А. Основы мехатроники и робототехники [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 42 с. – ЭБС ВГЛТУ.

4. Грибанов, А. А. Основы мехатроники и робототехники [Электронный ресурс] : методические указания к выполнению курсовой работы для студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 14 с. – ЭБС ВГЛТУ.

5. Грибанов, А. А. Основы мехатроники и робототехники [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 9 с. – ЭБС ВГЛТУ.

Грибанов Андрей Анатольевич

Основы мехатроники и робототехники

Методические указания для самостоятельной работы студентов по

направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника

Редактор С.Ю. Крохотина

Подписано в печать

Формат бумаги

Заказ

Объем

п.л.

Усл. п.л.

Уч-изд. л.

Тираж

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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]