Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Teoria manipulatorów:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Teoria manipulatorów
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW4 30 1,50,62egzamin
laboratoriaL4 30 1,50,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach.
W-2Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych.
W-3Podstawowa wiedza z teorii sterowania.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych oraz podstawowymi kryteriami doboru robota do automatyzowanego procesu.
C-2Zapoznanie studentów z metodami opisu kinematyki manipulatora oraz zrozumienie praktycznych problemów wynikających z zastosowania przekształceń układów ruchu.
C-3Zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi/statycznymi manipulatorów przemysłowych oraz z zagadnieniami efektywnej regulacji położenia.
C-4Zapoznanie studentów z zagadnieniem generowania trajektorii dla manipulatorów przemysłowych oraz planowania ruchu w celu realizacji zadań autonomicznych.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji otwartych i zamkniętych struktur kinematycznych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu generowania trajektorii oraz planowania ruchu dla robotów przemysłowych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu budowy i symulacji układów sterowania stosowanych w robotyce.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narządzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.2
T-L-2Symulacja zadania prostego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.4
T-L-3Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.4
T-L-4Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.6
T-L-5Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.2
T-L-6Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.2
T-L-7Budowa i parametryzacja układu regulacji położenia dla manipulatora płaskiego.4
T-L-8Symulacyjna analiza odporności układu sterowania.4
T-L-9Zaliczenie formy zajęć.2
30
wykłady
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.2
T-W-2Struktury kinematyczne i ich własności.2
T-W-3Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora szeregowego.6
T-W-4Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora równoległego.4
T-W-5Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.4
T-W-6Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.2
T-W-7Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.2
T-W-8Struktury regulacji w robotyce.4
T-W-9Architektury sterowania stosowane w robotyce przemysłowej.2
T-W-10Metody planowania ruchu w realizacji zadań autonomicznych.2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajęć5
A-L-3sporządzenie sprawozdań5
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych5
45
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2studiowanie literatury7
A-W-3przygotowanie do egzaminu8
45

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18b_W10
Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
AR_1A_W10T1A_W04, T1A_W07C-3, C-2, C-1, C-4T-W-5, T-W-3, T-W-6, T-W-7, T-W-1, T-W-2, T-W-4, T-W-10, T-W-9, T-W-8M-1, M-2, M-4, M-3S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18b_U12
Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
AR_1A_U12T1A_U10, T1A_U15, T1A_U16InzA_U03, InzA_U07, InzA_U08C-5, C-6, C-7T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-7, T-L-1, T-L-6, T-L-5, T-L-8, T-L-9M-3S-2, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C18b_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
AR_1A_K01T1A_K01C-3, C-5, C-2, C-1, C-4, C-6, C-7T-W-3, T-W-6, T-W-2, T-W-10, T-W-8, T-L-2, T-L-3, T-L-5M-1, M-2, M-4, M-3S-2, S-1, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18b_W10
Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
2,0
3,0Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18b_U12
Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C18b_K01
Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Craig J. J., Wprowadzenie do Robotyki: Mechanika i sterowanie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995, Wyd. drugie
  2. Spong Mark W., Vidyasagar M., Dynamika i sterowanie robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2010
  3. Kozłowski K., Modelling and Identification in Robotics, Springer, 1998, 1st Edition
  4. Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000

Literatura dodatkowa

  1. Morecki A., Knapczyk J., Podstawy Robotyki, Teoria i elementy manipulatorów i robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1999
  2. Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narządzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.2
T-L-2Symulacja zadania prostego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.4
T-L-3Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.4
T-L-4Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.6
T-L-5Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.2
T-L-6Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.2
T-L-7Budowa i parametryzacja układu regulacji położenia dla manipulatora płaskiego.4
T-L-8Symulacyjna analiza odporności układu sterowania.4
T-L-9Zaliczenie formy zajęć.2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.2
T-W-2Struktury kinematyczne i ich własności.2
T-W-3Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora szeregowego.6
T-W-4Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora równoległego.4
T-W-5Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.4
T-W-6Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.2
T-W-7Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.2
T-W-8Struktury regulacji w robotyce.4
T-W-9Architektury sterowania stosowane w robotyce przemysłowej.2
T-W-10Metody planowania ruchu w realizacji zadań autonomicznych.2
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajęć5
A-L-3sporządzenie sprawozdań5
A-L-4przygotowanie do zaliczenia zajęć laboratoryjnych5
45
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2studiowanie literatury7
A-W-3przygotowanie do egzaminu8
45
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18b_W10Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W10Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-3Zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi/statycznymi manipulatorów przemysłowych oraz z zagadnieniami efektywnej regulacji położenia.
C-2Zapoznanie studentów z metodami opisu kinematyki manipulatora oraz zrozumienie praktycznych problemów wynikających z zastosowania przekształceń układów ruchu.
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych oraz podstawowymi kryteriami doboru robota do automatyzowanego procesu.
C-4Zapoznanie studentów z zagadnieniem generowania trajektorii dla manipulatorów przemysłowych oraz planowania ruchu w celu realizacji zadań autonomicznych.
Treści programoweT-W-5Model dynamiczny robota i sposoby jego praktycznego wykorzystania.
T-W-3Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora szeregowego.
T-W-6Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.
T-W-7Transformacja prędkości robota i zjawisko osobliwości.
T-W-1Wprowadzenie. Definicje podstawowych pojęć i problemów współczesnej robotyki.
T-W-2Struktury kinematyczne i ich własności.
T-W-4Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora równoległego.
T-W-10Metody planowania ruchu w realizacji zadań autonomicznych.
T-W-9Architektury sterowania stosowane w robotyce przemysłowej.
T-W-8Struktury regulacji w robotyce.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna klasyfikację manipulatorów przemysłowych ze względu na typ łańcucha kinematycznego i rozumie cel przekształcenia prostego i odwrotnego kinematyki wraz z problemami jego praktycznej realizacji.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18b_U12Student potrafi zaimplementować zadanie proste i odwrotne kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U12Potrafi zrobotyzować prosty proces technologiczny.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji otwartych i zamkniętych struktur kinematycznych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu generowania trajektorii oraz planowania ruchu dla robotów przemysłowych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu budowy i symulacji układów sterowania stosowanych w robotyce.
Treści programoweT-L-2Symulacja zadania prostego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.
T-L-3Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.
T-L-4Analiza symulacyjna modelu dynamicznego manipulatora płaskiego.
T-L-7Budowa i parametryzacja układu regulacji położenia dla manipulatora płaskiego.
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium robotyki. Omówienie narządzi niezbędnych do przeprowadzenia ćwiczeń.
T-L-6Symulacja prostego generatora trajektorii dla manipulatora płaskiego.
T-L-5Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.
T-L-8Symulacyjna analiza odporności układu sterowania.
T-L-9Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi zaimplementować proste i odwrotne zadanie kinematyki dla manipulatora szeregowego i rozumie sens jego praktycznego zastosowania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C18b_K01Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_K01Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_K01rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
Cel przedmiotuC-3Zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi/statycznymi manipulatorów przemysłowych oraz z zagadnieniami efektywnej regulacji położenia.
C-5Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu modelowania i symulacji otwartych i zamkniętych struktur kinematycznych.
C-2Zapoznanie studentów z metodami opisu kinematyki manipulatora oraz zrozumienie praktycznych problemów wynikających z zastosowania przekształceń układów ruchu.
C-1Zapoznanie studentów z klasyfikacją manipulatorów przemysłowych oraz podstawowymi kryteriami doboru robota do automatyzowanego procesu.
C-4Zapoznanie studentów z zagadnieniem generowania trajektorii dla manipulatorów przemysłowych oraz planowania ruchu w celu realizacji zadań autonomicznych.
C-6Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu generowania trajektorii oraz planowania ruchu dla robotów przemysłowych.
C-7Wykształcenie u studentów umiejętności z zakresu budowy i symulacji układów sterowania stosowanych w robotyce.
Treści programoweT-W-3Matematyczne metody opisu położenia robota. Kinematyka prosta i odwrotna manipulatora szeregowego.
T-W-6Generator trajektorii ruchu w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych i kartezjańskich. Rodzaje interpolacji.
T-W-2Struktury kinematyczne i ich własności.
T-W-10Metody planowania ruchu w realizacji zadań autonomicznych.
T-W-8Struktury regulacji w robotyce.
T-L-2Symulacja zadania prostego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.
T-L-3Symulacja zadania odwrotnego kinematyki dla szeregowego manipulatora dwuczłonowego.
T-L-5Jakobian manipulatora i analiza osobliwości.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-4Dyskusje dydaktyczne ukierunkowane na podniesienie zdolności korzystania z wiedzy.
M-3Ćwiczenia laboratoryjne realizowane w środowisku symulacyjnym oraz z użyciem oprogramowania specjalistycznego.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem
S-3Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student angażuje się tylko do wykonywania podstawowych zadań.
3,5
4,0
4,5
5,0