logo
Karta przedmiotu
logo

Podstawy automatyki i robotyki

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia: 2015/2016

Nazwa jednostki prowadzącej studia: Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów: Mechanika i budowa maszyn

Obszar kształcenia: nauki techniczne

Profil studiów: ogólnoakademicki

Poziom studiów: pierwszego stopnia

Forma studiów: niestacjonarne

Specjalności na kierunku: Alternatywne źródła i przetwarzanie energii, Inżynieria odlewnictwa, Inżynieria spawalnictwa, Komputerowo wspomagane wytwarzanie, Pojazdy samochodowe, Programowanie i automatyzacja obróbki

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Katedra Mechaniki Stosowanej i Robotyki

Kod zajęć: 6058

Status zajęć: obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów: sem: 5 / W17 C9 L10 / 5 ECTS / Z

Język wykładowy: polski

Imię i nazwisko koordynatora 1: dr inż. Michał Chłędowski

Imię i nazwisko koordynatora 2: dr hab. inż. prof. PRz Krzysztof Kurc

Terminy konsultacji koordynatora: Wtorek 9:00 - 10:30 Środa 10:00 - 11:30

semestr 5: prof. dr hab. inż. Andrzej Burghardt

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Zapoznanie studenta z podstawowymi problemami i zadaniami związanymi z automatyzacją i robotyzacją procesów technologicznych oraz sposobami ich rozwiązywania. Przyswoić studentom terminologię z tego zakresu wiedzy technicznej.

Ogólne informacje o zajęciach:

Materiały dydaktyczne: Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych

Inne: Materiały metodyczne do realizacji prac kontrolnych zamieszczane na stronach internetowych koordynat

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 Michał Chłędowski Wykłady z automatyki dla mechaników Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów. 2003
2 Morecki A. Podstawy robotyki WNT Warszawa. 1999
3 J. Giergiel, T. Buratowski, K. Kurc Podstawy robotyki i mechatroniki. Część 1 Wprowadzenie do robotyki KRiDM AGH Kraków. 2004
4 Giergiel J., Kurc K., Giergiel M Mechatroniczne projektowanie robotów inspekcyjnych Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. 2010
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 Michał Chłędowski, Jacek Pieniążek Podstawy automatyki w ćwiczeniach i zadaniach Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów. 2009
Literatura do samodzielnego studiowania
1 Krzysztof Amborski Teoria sterowania. Podręcznik programowany Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa. 1987

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Student zarejestrowany na semestr 5

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Znajomość podstawowej wiedzy z matematyki i fizyki a także przedmiotów technicznych (mechaniki, elektrotechniki, elektroniki, mechaniki płynów)

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność samodzielnego uczenia się, przyswajania wiedzy oraz jej uogólniania

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Umiejętność pracy w zespole

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK Student, który zaliczył zajęcia Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia Związki z KEK Związki z OEK
01 Student zna rodzaje układów automatyki i podstawową terminologię wykład, laboratorium kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_W004+
W02+
02 Student zna ogólne zasady opisu właściwości członu automatyki przy pomocy równań różniczkowych oraz zna pojęcie transmitancji operatorowej zdefiniowanej z wykorzystaniem przekształcenie Laplace'a Wykład kolokwium K_U009+
U09+
03 Student zna rodzaje charakterystyk wykorzystywanych w teorii regulacji Wykład, laboratorium Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_U007+
U08+
04 Student zna podstawowe człony automatyki. Umie je nazwać, wie, że opisywane są równaniami różniczkowymi oraz transmitancjami przejścia i charakterystykami czasowymi i częstotliwościowymi Wykład, ćwiczenia laboratoryjne Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_U007+
K_U009+
U08+
U09+
05 Student zna pojęcie stabilności układu automatycznej regulacji i sposoby jej określania. Zna kryterium stabilności Hurwitza. Zna kryterium Nyquista. Wykład, ćwiczenia laboratoryjne Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_U007+
U08+
06 Student zna podstawowe pojęcia definiujące jakość układów automatycznej regulacji. Student zna rodzaje regulatorów, ich właściwości i charakterystyczne parametry. Zna podstawowe zasady syntezy parametrycznej układu. Wykład, ćwiczenia laboratoryjne Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_U009+
U09+
07 Student ma pojęcie o różnicach charakteryzujących układy liniowe i układy nieliniowe a także układy ciągłe i układy dyskretne Wykład, laboratorium Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_U007+
U08+
08 Posiada podstawową wiedzę z zakresu automatyki i robotyki. wykład,ćwiczenia tablicowe, laboratorium kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_K001+
K01+
09 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, posiada umiejętność samokształcenia się i rozumie potrzebę dokształcania się w zakresie automatyki i robotyki. wykład,ćwiczenia tablicowe, laboratorium kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych K_K002+
K02+

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem. TK Treści kształcenia Realizowane na MEK
5 TK01 Wprowadzenie do zagadnień automatyki: zagadnienia sterowania różnego rodzaju obiektów, cel automatyzacji, środki i sposoby, mechanizacja, automatyzacja, sterowanie, sygnał, przekazywanie informacji, człon automatyki. Przykłady: sterowanie w układzie otwartym, sterowanie w układzie zamkniętym. sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne. Klasyfikacja układów automatycznej regulacji. Konieczność teoretycznego ujęcia zagadnień automatyki. Wzajemne zależności pomiędzy teorią a realizacją i zastosowaniami automatyki. W01 MEK01
5 TK02 Matematyczny opis członów i układów liniowych automatyki W02, C01 MEK02
5 TK03 Charakterystyki w automatyce W03, C02 MEK03
5 TK04 Podstawowe człony automatyki W04, C03 MEK04
5 TK05 Zasady przekształcania schematów blokowych. Obiekty regulacji W05, C03 MEK02
5 TK06 Stabilność liniowych układów automatycznej regulacji W06,W07, C04 MEK05
5 TK07 Jakość układów regulacji W08, C05 MEK06
5 TK08 Regulatory W09,C05 MEK05
5 TK09 Zasady syntezy układów regulacji W10, C06 MEK06
5 TK10 Wybrane problemy układów nieliniowych W11 MEK07
5 TK11 Wprowadzenie: pojęcia podstawowe i definicje: automat, automatyzacja, manipulator, robot, robotyzacja, podziały i zastosowania. Systemowe ujęcie pracy: automatyzacja obróbki przedmiotu, właściwości sterowania w torze otwartym i sprzężeniem zwrotnym, praca z urządzeniami obsługiwanymi przez roboty. W12 MEK08
5 TK12 Elementy składowe i budowa robotów: podstawowe układy robotów. Klasyfikacja i systematyzacja robotów: na podstawie własności geometrycznych, budowy oraz ze względu na obszar zastosowań. W13 MEK08
5 TK13 Chwytaki: klasyfikacja chwytaków, chwytaki siłowe, ze sztywnymi i elastycznymi końcówkami, podciśnieniowe, magnetyczne, kształtowe, wyposażenie chwytaków. Napędy liniowe. Przekładnie falowe. W14,W15 MEK09
5 TK14 Sensory i ograniczniki ruchu w manipulatorach i robotach. Budowa i zastosowanie robotów klasy: PPP, OPP, OOP, OOO. Warstwy sterowania robotów. W16 MEK08
5 TK15 Roboty przemysłowe oraz ssako, gado i płazo podobne. Materiały inteligentne w robotyce. W17 MEK09
5 TK16 Modelowanie manipulatorów i robotów. Zadanie odwrotne kinematyki. Zadanie odwrotne i proste dynamiki. C07,C08 MEK02
5 TK17 Wyznaczanie przestrzeni roboczych i ich symulacja. C09 MEK08
5 TK18 Elementy układu regulacji Ćw. 1. Układy pomiarowe. Programowalne przetworniki pomiarowe, czujniki pomiarowe (czujnik termoelektryczny, czujnik oporowy), uniwersalny tester automatyka Ćw. 2. Elementy wykonawcze. Siłowniki pneumatyczne i elektryczne, silniki elektryczne – dwufazowy, krokowy, trójfazowy z falownikiem Ćw. 3. Regulatory. Analogowe regulatory ciągłe, cyfrowe regulatory ciągłe, logiczne sterowniki programowalne(PLC), pneumatyczny regulator Ćw. 4. Przykłady rzeczywistych układów sterowania. Układ regulacji poziomu cieczy, prędkości obrotowej, ciągłej regulacji temperatury, układ regulacji nieciągłej i niby-ciągłej. L01,L02 MEK02
5 TK19 Charakterystyki w automatyce Ćw. 1. Charakterystyki statyczne członów automatyki. Pomiar charakterystyki statycznej siłownika pneumatycznego oraz zaworu hydraulicznego. Określenie analitycznej postaci charakterystyki (aproksymacja metodą współczynników Lagrange’a lub najmniejszych kwadratów). Linearyzacja charakterystyki statycznej Ćw. 2. Charakterystyki skokowe członów automatyki. Zarejestrowanie charakterystyk skokowych trzech termoelementów. Identyfikacja termoelementów jako elementów automatyki (wyznaczenie transmitancji przejścia każdego z termoelementów) Ćw. 3. Charakterystyki częstotliwościowe członów automatyki. Pomiar charakterystyki amplitudowo-fazowej czwórnika elektrycznego. Wyznaczenie modułu oraz logarytmicznych charakterystyk: amplitudowej i fazowej . Próba identyfikacji badanego czwórnika (dokonać identyfikacji lub uzasadnić niemożliwość jej wykonania) Ćw. 4. Identyfikacja obiektu sterowania. Wykonać pomiary obiektu cieplnego potrzebne do określenia jego własności statycznych i dynamicznych. Przeprowadzić identyfikację obiektu na podstawie wykonanych pomiarów. L03,L04 MEK03 MEK04
5 TK20 Analiza i synteza układów regulacji Ćw. 1. Programy symulacyjne (program Codas lub MatLab). Wykonać modele matematyczne trzech dowolnie wybranych, podstawowych elementów automatyki (za wyjątkiem proporcjonalnego), zarejestrować charakterystyki skokowe, amplitudowo-fazowe oraz logarytmiczne tych elementów. Ćw. 2. Badanie wpływu sprzężenia zwrotnego na właściwości badanych elementów. Określić wpływ sztywnego sprzężenia zwrotnego na właściwości członu inercyjnego I rzędu i członu całkującego rzeczywistego oraz wpływ sprzężenia izodromowego na właściwości członu różniczkującego rzeczywistego Ćw. 3. Badanie stabilności automatycznej regulacji. Określić analitycznie (stosując kryterium Hurwitza) krytyczny współczynnik wzmocnienia kkr dla zadanego układu automatycznej regulacji. sprawdzić poprawność obliczeń rysując charakterystyki skokowe i amplitudowo-fazowe dla trzech wartości współczynnika wzmocnienia: k < kkr, k = kkr, k > kkr. Dla k < kkr wyznaczyć zapas modułu i zapas fazy z logarytmicznych charakterystyk układu Ćw. 4. Dobór optymalnych nastaw regulatorów w układzie regulacji. Korzystając z wyników ćwiczenia 3.3 narysować charakterystykę skokową układu regulacji dla k = kkr. Określić okres oscylacji Tosc. Stosując metodykę Nicholsa-Zieglera określić optymalne nastawy regulatora P oraz PI. Narysować charakterystyki skokowe dla układu z optymalnymi nastawami regulatorów. Wyznaczyć zapas modułu i fazy dla tych przykładów. L05,L06 MEK05 MEK06
5 TK21 Budowa i elementy programowania robota przemysłowego na przykładzie manipulatora FESTO. L07 MEK02 MEK08
5 TK22 Programowanie robotów przemysłowych w Robot Studio: - programowanie pozycji i ścieżek L07 MEK02 MEK08
5 TK23 Programowanie robotów przemysłowych w Robot Studio: - przestrzeń robocza manipulatora, wykorzystanie układów współrzędnych globalnego, przedmiotu i użytkownika L08 MEK05 MEK08
5 TK24 Programowanie robotów przemysłowych w Robot Studio: - podstawy automatycznego generowania ścieżek L09 MEK08
5 TK25 Zrobotyzowane gniazdo produkcyjne: konfiguracja, podstawy programowania L09 MEK08 MEK09

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 5) Godziny kontaktowe: 17.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 15.00 godz./sem.
Inne: 10.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 5) Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 9.00 godz./sem.
Dokończenia/studiowanie zadań: 5.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 5) Przygotowanie do laboratorium: 5.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 10.00 godz./sem.
Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 10.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 5) Udział w konsultacjach: 6.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 5) Przygotowanie do zaliczenia: 15.00 godz./sem.
Zaliczenie pisemne: 2.00 godz./sem.
Zaliczenie ustne: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Praca kontrolna
Ćwiczenia/Lektorat kolokwia zaliczeniowe
Laboratorium Oceniana jest aktywność studenta na laboratorium, jego wiedza teoretyczna, umiejętność przeprowadzania eksperymentu oraz poprawnie opracowanego sprawozdania
Ocena końcowa Średnia z ocen cząstkowych. Warunek: każda ocena cząstkowa musi być pozytywna

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: nie