Geum.ru

В. М. Пачевский " 3 " декабря 2007 г. Рабочая программа

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Содержание рабочей программы преподавания дисциплины
Моделирование и исследование
Общая трудоемкость
Самостоятельная работа
Карта обеспеченности студентов учебной и учебно-методической литературой
Подобный материал:

ГОУ ВПО


«Воронежский государственный технический универси­тет»


«Утверждаю»

Декан ФАРМ

(Подпись) В.М. Пачевский


" 3 " декабря 2007 г.




РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

СД.07 “Моделирование и исследование роботов и РТС”

для специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы"



Форма обучения – очное


Срок обучения – нормативный


Воронеж 2007


Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 652000 “Мехатроника и робототехника”, утвержденным 27.03.2000 г., по специальности 210300 “Роботы и робототехнические системы” на основании рабочего учебного плана специальности, утвержденного ректором ВГТУ 26.05.2000, протокол № 9.


Составитель программы

канд. техн. наук, доцент (Подпись) В.А. Медведев


Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры робототехнических систем, протокол № 10 от " 27 " ноября 2007 г.


Зав. кафедрой РС,

доктор техн. наук, профессор (Подпись) А.И. Шиянов


Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией ФАРМ " 29 " ноября 2007 г.


Председатель МК ФАРМ,

доктор техн. наук, профессор (Подпись) Ю.С. Ткаченко




СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ



Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 652000 “Мехатроника и робототехника” по специальности 210300 “Роботы и робототехнические системы”

СД.07
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ

РОБОТОВ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Моделирование как способ исследования робототехнических систем; математические модели РТС и их элементов; структурно-функциональное представле­ние РТС; методы моделирования уравнений динамики манипуляционного механизма; автоматизация состав­ления математических моделей; применение машин­ной графики для представления пространственных сцен; особенности моделирования движения роботов и РТС в реальном времени на цифровых машинах; ис­пользование математических моделей при автомати­зиро­ван­ном проектировании, программировании и управлении роботами и РТС.
136



Цель и задачи дисциплины

Цель дисциплины состоит в подготовке студентов специальности 220402 к инженерной деятельности по разработке алгоритмов моделирования роботов и РТС, их программной реализации на микропроцессорной элементной базе.

Задачами дисциплины является изучение:

динамических моделей манипулятора, исполнительных приводов и системы управления робота в матричной форме записи;

математических моделей РТС и их элементов;

методов моделирования, основанных на применении цифровых вычислительных машин;

аналитического и имитационного видов моделирования;

алгоритмов моделирования динамики манипулятора, привода и робота;

особенностей моделирования движения роботов и РТС в реальном времени на цифровых машинах.

При изучении данной дисциплины необходимо знание математики (аналитическая геометрия и линейная алгебра, дифференциальное и интегральное исчисления, дифференциаль­ные уравнения; численные методы), физики (классическая механика, электричество), информатики, электротехники и электроники (законы теории цепей; расчет переходных процес­сов), теоретической механики, приводов роботов, теории автоматического управления, микропроцессорных устройств управления роботов и их программного обеспечения, информационных устройств и систем в ро­бототехнике.

Результаты изучения дисциплины имеют самостоятельное значение, а также наряду с дисциплинами “Методы искусственного интеллекта”, “Управление роботами и РТС”, “Технология роботизированного производства” и “Проектирование роботов и РТС” на завершающей стадии обучения определяют квалификацию студентов как специалистов в области робототехники.


Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен знать методы моделирования уравнений динамики, динамическую модель манипулятора с учетом динамических, гравитационных сил, взаимовлияния звеньев, построенную на основе математического аппарата Ньютона-Эйлера, алгоритмы аналитического моделирования динамики манипулятора, привода и робота в целом; имитационного моделирования РТС, а также владеть умениями и навыками:

разработки алгоритмов моделирования манипуляционной системы на основе уравнений динамики исполнительных механизмов;

синтеза моделей робота и его элементов;

аппаратной и программной реализации моделирующих алгоритмов на цифровой вычислительной технике;

использования математических моделей при автоматизированном проектировании, программировании и управлении роботами и РТС.


Объем дисциплины и виды учебной работы

Форма обучения – Очное

Срок обучения – нормативный

Курс – 5



Вид занятий
Семестры и количество часов

9 сем.

Общая трудоемкость

136

Аудиторные занятия

68

Лекции

34

Практические занятия

-

Лабораторные работы

34

Семинары

-

Другие виды аудиторных занятий

-

Самостоятельная работа

68

Курсовой проект

-

Расчетно-графическая работа

-

Реферат

-

Работа над темами для самостоятельного изучения
-

Подготовка к практическим, семинарским и лабораторным занятиям

32

Выполнение домашних заданий

-

Подготовка к контрольным мероприятиям

10,5

Другие виды самостоятельной работы (проработка конспектов лекций с использованием дополнительной литературы)

25,5

Рубежи контроля знаний (экзамен, зачет)

зачет



Содержание дисциплины

Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план)



№

п/п

Разделы

дисциплины
Лекции

(час)
Практич.

занятия

(час)
Семинарские

занятия

(час)
Лабор.

занят.

(час)
Друг.

виды

ауд.

занятий




Введение. Моделирование как способ исследования робототехнических систем
6
-
-
-
-

1
Динамические модели манипуляторов.
10
-
-
12
-

2
Динамические модели приводов и системы управления роботов.
6
-
-
8
-

3
Имитационное моделирование РТС с использованием системы GPSS.
8
-
-
14
-

4
Моделирование движения роботов на ЦВМ
4
-
-
-
-

Лабораторный практикум


№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторной работы
Кол-во часов

1
1
Моделирование исполнительной системы робота

4

2
1
Исследование динамических моделей манипуляторов роботов
8

3
2
Исследование динамических моделей приводов роботов
4

4
2
Моделирование робота с системой динамического управления
4

5
3
Имитационное моделирование РТС механообработки
8

6
3
Имитационное моделирование РТС контрольных измерений
6



Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

Рекомендуемая литература

а) основная литература:

Медведев В.А. Моделирование и исследование роботов и РТС: Учебное пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. 104 с.

б) дополнительная литература:

1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов. 4-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2005. 343 с.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2003. 295 с.

в) методическая литература:

1. Формирование динамических моделей манипуляторов и исполнительных приводов: Методические указания к лабораторным работам № 1-3 по дисциплине “Моделирование и исследование роботов и РТС” для студентов специальности 220402 “Роботы и робототехнические системы” очной и очно-заочной форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Медведев. Воронеж, 2005. 28 с.

2. Моделирование робота с системой динамического управления и робототехнических систем: Методические указания к лабораторным работам № 4-6 по дисциплине “Моделирование и исследование роботов и РТС” для студентов специальности 220402 “Роботы и робототехнические системы” очной и очно-заочной форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Медведев. Воронеж, 2006, 32 с.


Средства обеспечения освоения дисциплины

В процессе обучения используются следующие компьютерные программы:

1. ANIMATIO – программа для представления пространственных сцен на основе применения машин­ной графики;

2. PROGR12 – пакет программ для моделирования динамики манипулятора и исполнительных приводов в системе MATLAB;

3. PROGR3 – пакет программ для моделирования динамики робота с системой динамического управления в системе MATLAB;

4. MACHINW – программа для имитационного моделирования РТС механообработки в системе GPSS;

5. MEASUREW – программа для имитационного моделирования РТС контрольных измерений в системе GPSS.


Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Лабораторные занятия по дисциплине “Моделирование и исследование роботов и РТС” проводятся в специализированной лаборатории роботов (111/3), при этом используется следующее основное оборудование:

1. Персональный компьютер с процессором Duron - 750 – 1 шт.

2. Персональный компьютер с процессором Celeron - 433 – 1 шт.

3. Персональный компьютер с процессором Cyrix M2 6x86 – 2 шт.

4. Персональный компьютер с процессором Pentium - 100 – 1 шт.


Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

При изучении дисциплины “Моделирование и исследование роботов и РТС” целесообразно применять метод модульного обучения. Модуль представляет собой такой объем учебного материала, благодаря которому обеспечивается приобретение теоретических знаний и практических умений и навыков для инженерной деятельности по разработке алгоритмов моделирования роботов и РТС, их аппаратной и программной реализации.

Для организации изучения студентами дисциплины издано учебное пособие “Моделирование и исследование роботов и РТС” и методические указания к выполнению лабораторных работ, разработаны средства обеспечения освоения дисциплины (компьютерные программы). В качестве дополнительной литературы используются учебник Советова Б.Я., Яковлева С.А. “Моделиро­вание систем” и учебное пособие Советова Б.Я., Яковлева С.А. “Моделиро­вание систем: практикум”.

В ходе лекционных занятий студенты приобретают необходимые теоретические знания, на лабораторных работах – навыки разработки моделирующих алгоритмов.

Методические рекомендации для преподавателя и методические указания для студентов по изучению учебной дисциплины приведены, соответственно, в приложениях 1, 2.
Карта обеспеченности студентов учебной и учебно-методической литературой






Рекомендуемая литература
Количест­во экз. в библиоте­ке
Год изда­ния
Ожидаемое число обу­чающихся
Обеспе­ченность на одно­го обу­чающе­гося

Основная:

Медведев В.А. Моделирование и исследование роботов и РТС: учебное пособие. Воpонеж: ВГТУ, 2005. 104 с.




46


2005


40


1

Дополнитель­ная:

1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов. 4-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2005. 343 с.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2003. 295 с.


23


15


2005


2003


40


40


0,58


0,38

1. Формирование динамических моделей мани­пуляторов и исполнительных приводов: Мето­дические указания к лабораторным работам № 1-3 по дисциплине "Моделирование и иссле­дование роботов и РТС" для студентов специ­альности 220402 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной (вечерней) форм обучения / Каф. робототехнических сис­тем; Сост.: В.А. Медведев. Воронеж: ВГТУ, 2005. 28 с.

2. Моделирование робота с системой динами­ческого управления и робототехнических сис­тем: Методические указания к лаборатор­ным работам № 4-6 по дисциплине "Моделиро­вание и исследование роботов и РТС" для студентов специальности 220402 "Роботы и робототехни­ческие системы" очной и очно-заоч­ной форм обучения / Каф. робототехнических систем; Сост. В.А. Медведев. Воронеж: ВГТУ, 2006. 32 с.




27


31


2005


2006


40


40


0,68


0,78