В. М. Пачевский " 3 " декабря 2007 г. Рабочая программа
| Вид материала | Рабочая программа |
СодержаниеСодержание рабочей программы преподавания дисциплины Управление роботами и робототехническими системами Общая трудоемкость Самостоятельная работа |
- В. М. Пачевский " 3 " декабря 2007 г. Рабочая программа, 141.92kb.
- Рабочая программа по дисциплине педагогика для специальности 040101 «Социальная работа», 338.85kb.
- Рабочая программа подготовки адъюнктов (аспирантов) и соискателей белгород 2007, 490.62kb.
- Программа передач телеканала «amazing life» неделя с 24 по 30 декабря 2007 года понедельник,, 200.07kb.
- Рабочая программа по дисциплине Правовые основы природопользования и охраны окружающей, 110.01kb.
- Рабочая программа по дисциплине математика для специальностей: 080105 (0604) финансы, 514.6kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Конституционно-правовые основы межбюджетных, 269.48kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки медицине, 320.86kb.
- Об оценке экономического положения банков, 871.96kb.
- Директор Института Проректор по учебной и Экономики воспитательной работе Ф. Н. Мухаметгалиев, 89.36kb.
ГОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет»
«Утверждаю»
Декан ФАРМ
(Подпись) В.М. Пачевский
" 3 " декабря 2007 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СД.06 "Управление роботами и робототехническими системами"
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.06 | УПРАВЛЕНИЕ РОБОТАМИ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ Математические модели манипуляторов роботов и задачи управления движением; прямые и обратные позиционные и кинематические задачи; управление по вектору скорости; программная реализация законов управления; планирование движений робота в пространстве обобщенных координат и в рабочем пространстве; динамическое управление движением робота; способы динамического управления в задачах сборки и механообработки; обучение роботов; математическое описание сложной робототехнической системы (РТС) как сети конечных автоматов; логический уровень системы управления многокомпонентной РТС, ее структура, аппаратный состав; моделирование многокомпонентных РТС с помощью сетей Петри; программное обеспечение РТС; операционная среда; программирование управляющей сети. | 272 |
Цель и задачи дисциплины
Цель дисциплины состоит в подготовке студентов специальности 220402 к инженерной деятельности по разработке алгоритмов управления роботами и РТС, их аппаратной и программной реализации на микропроцессорной элементной базе.
Задачами дисциплины является изучение:
алгоритмов решения прямых и обратных задач кинематики, кинематического управления роботами и планирования их движений;
алгоритмов динамического управления манипуляторами, работающими в различных системах координат;
алгоритмов адаптивного управления роботами; принципов построения самонастраивающихся систем управления роботами и РТС;
принципов аппаратной и программной реализации алгоритмов управления роботами и РТС на основе микропроцессорных устройств.
При изучении данной дисциплины необходимо знание математики (аналитическая геометрия и линейная алгебра, дифференциальное и интегральное исчисления, дифференциальные уравнения, численные методы), дискретной математики (конечные автоматы, сети автоматов, сети Петри), физики (классическая механика, электричество, магнетизм), информатики, электротехники и электроники (законы теории цепей; расчет переходных процессов; анализ установившегося режима), теоретической механики, приводов роботов, теории автоматического управления, микропроцессорных устройств управления роботов и их программного обеспечения, информационных устройств и систем в робототехнике, исполнительных систем роботов.
Результаты изучения дисциплины имеют самостоятельное значение, а также наряду с дисциплинами “Методы искусственного интеллекта”, “Моделирование и исследование роботов 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 математический аппарат описания манипуляторов в алгебраической и матричной формах записи с учетом взаимного влияния степеней подвижности, методы управления, основанные на решении обратных задач кинематики и динамики в виде дифференциальных уравнений, принципы построения структур адаптивного управления, законы динамического управления манипуляторами с произвольной системой координат, алгоритмы кинематического и адаптивного управления, а также владеть умениями и навыками:
разработки алгоритмов позиционного, контурного и силового управления роботами на основе полных уравнений динамики исполнительных механизмов;
синтеза структур программного и адаптивного управления, реализующих заданные статические и динамические характеристики;
аппаратной и программной реализации разрабатываемых алгоритмов на микропроцессорной элементной базе;
определения структуры систем управления многокомпонентной РТС.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Форма обучения – очное
Срок обучения – нормативный
Курс – 4, 5
Виды занятий | Всего часов | Семестры и количество часов | |
8сем. | 9 сем. | ||
1 | 2 | 3 | 4 |
Общая трудоемкость | 272 | 144 | 128 |
Аудиторные занятия | 136 | 85 | 51 |
| Лекции | 85 | 51 | 34 |
| Практические занятия | – | – | – |
| Лабораторные работы | 51 | 34 | 17 |
| Семинары | – | – | – |
| Другие виды аудиторных занятий | – | – | – |
Самостоятельная работа | 136 | 59 | 77 |
Курсовой проект | 36 | – | 36 |
Расчетно-графическая работа | – | – | – |
Реферат | – | – | – |
Работа над темами для самостоятельного изучения | – | – | – |
Подготовка к практическим, семинарским и лабораторным занятиям | 36 | 24 | 12 |
Выполнение домашних заданий | – | – | – |
Подготовка к контрольным мероприятиям | 22 | 10 | 12 |
Другие виды самостоятельной работы (проработка конспектов лекций с использованием дополнительной литературы) | 42 | 25 | 17 |
Рубежи контроля знаний | Зачет | Экзамен, КП | |
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 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| | Введение. Общие сведения о системах управления роботами и РТС | 2 | - | - | - | - |
| 1 | Математические модели манипуляторов роботов и задачи управления движением | 4 | - | - | 4 | - |
| 2 | Планирование траекторий движения робота в пространстве обобщенных координат. | 10 | - | - | 8 | - |
| 3 | Управление по вектору положения и по вектору скорости. | 2 | - | - | 6 | - |
| 4 | Планирование движения промышленного робота в рабочем пространстве. | 6 | - | - | 8 | - |
| 5 | Динамические модели роботов. | 10 | - | - | 8 | - |
| 6 | Динамическое управление движением робота. | 10 | - | - | 4 | - |
| 7 | Способы динамического управления в задачах сборки и механообработки. | 7 | - | - | - | - |
| 8 | Самонастраивающиеся системы управления | 8 | - | - | 8 | - |
| 9 | Микропроцессорная реализация алгоритмов управления роботами | 10 | - | - | - | - |
| 10 | Математическое описание сложной РТС как сети конечных автоматов | 6 | - | - | - | - |
| 11 | Логический уровень системы управления многокомпонентной РТС. | 4 | - | - | 5 | - |
| 12 | Программное обеспечение РТС | 6 | - | - | - | - |
Лабораторный практикум
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторной работы | Кол-во часов |
| 1 | 1 | Алгоритм формирования задающих сигналов при управлении трехкоординатным манипулятором. | 4 |
| 2 | 2 | Алгоритм интерполяции задающих сигналов при контурном управлении. | 8 |
| 3 | 3 | Исследование контурной системы управления манипулятором ТУР-10. | 6 |
| 4 | 4 | Планирование движений мобильного робота. | 8 |
| 5 | 5 | Исследование системы управления манипулятором, работающим в цилиндрических координатах | 8 |
| 6 | 6 | Исследование системы управления манипулятором, работающим в сферических координатах | 4 |
| 7 | 8 | Исследование самонастраивающейся системы управления робота. | 8 |
| 8 | 11 | Исследование РТК механообработки | 5 |
Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
Рекомендуемая литература
а) основная литература:
Медведев В.А., Шиянов А.И. Управление роботами: учебное пособие. Воронеж, ВГТУ, 2003. 187 с. Рекомендовано УМО по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов.
б) дополнительная литература:
1. Медведев В.А., Шиянов А.И. Управление роботами и РТС [Электронный ресурс]: учебное пособие. Воронеж, изд-во ВГТУ, 2002. 216 с.
2. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных комплексов на базе микроЭВМ: учебное пособие для студентов вузов / Под ред. В.С. Медведева. М.: Высш. шк., 1990. 238 с.
в) методическая литература:
1. Алгоритмы тактического уровня управления робота: Методические указания к лабораторным работам № 1-3 по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 210300 "Роботы и робототехнические системы" дневной и вечерней форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Медведев. Воронеж, 2002. 32 с.
2. Алгоритмы адаптивного уровня управления робота [Электронный ресурс]: Методические указания к лабораторным работам № 4, 5 по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 210300 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной форм обучения / Каф. робототехнических систем; Сост. В.А. Медведев. Воронеж: ВГТУ, 2004. 35 с.
3. Разработка двухуровневой системы управления робота: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 210300 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной (вечерней) форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Медведев, Д.А. Ефремов. Воронеж, 2004. 47 с.
4. Алгоритмы адаптивного уровня управления робота: Методические указания к лабораторным работам № 4-6 по дисциплине “Управление роботами и РТС” для студентов специальности 220402 “Роботы и робототехнические системы” очной и очно-заочной (вечерней) форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Медведев. Воронеж, 2005. 32 с.
5. Алгоритмы исполнительного уровня управления робота: Методические указания к лабораторным работам № 4, 5 по дисциплине “Управление роботами и РТС” для студентов специальности 220402 “Роботы и робототехнические системы” очной и очно-заочной форм обучения / ГОУВПО “Воронеж. гос. техн. ун-т”; Сост. В.А. Медведев. Воронеж, 2007. 30 с.
Средства обеспечения освоения дисциплины
В процессе обучения используются следующие расчетные компьютерные программы:
1. ITERATION – решение обратной задачи кинематики методом последовательных приближений.
2. INTERPOL – интерполяция задающих сигналов по методу кубических сплайнов.
3. CONTUR – контурное управление манипулятором.
4. TELEG – планирование движений тележки мобильного робота.
5. MANIPUL – планирование движений манипулятора.
6. CYLINDER – исследование системы управления манипулятором, работающим в цилиндрических координатах.
7. SPHERE – исследование системы управления манипулятором, работающим в сферических координатах.
8. CONTROL – исследование самонастраивающейся системы управления манипулятором с угловой системой координат.
Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лабораторные занятия по дисциплине "Управление роботами и РТС" проводятся в специализированной лаборатории роботов (111/3), при этом используется следующее основное оборудование:
Робот ТУР-10.
2. Персональный компьютер с процессором Duron - 750 – 1 шт.
3. Персональный компьютер с процессором Celeron - 433 – 1 шт.
4. Персональный компьютер с процессором Cyrix M2 6x86 – 2 шт.
5. Персональный компьютер с процессором Pentium - 100 – 1 шт.
Карта обеспеченности студентов учебной и учебно-методической литературой
| Рекомендуемая литература | Количество экз. в библиотеке | Год издания | Ожидаемое число обучающихся | Обеспеченность на одного обучающегося |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Основная: 1. Медведев В.А., Шиянов А.И. Управление роботами: учебное пособие. Воронеж: ВГТУ, 2003. 187 с. Рекомендовано УМО по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов. | 75 | 2003 | 40 | 1 |
| Дополнительная: 1. Медведев В.А., Шиянов А.И. Управление роботами и РТС [Электронный ресурс]: учебное пособие. Воронеж, изд-во ВГТУ, 2002. 216 с. 2. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных комплексов на базе микро-ЭВМ: Учебное пособие для студентов вузов / Под ред. В.С. Медведева. М.: Высш. шк., 1990. 238 с. | 1 83 | 2002 1990 | 40 40 | 1 1 |
| Методическая: 1. Алгоритмы тактического уровня управления робота: Методические указания к лабораторным работам № 1-3 по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 210300 "Роботы и робототехнические системы" дневной и вечерней форм обучения / Каф. робототехнических систем; Сост. В.А. Медведев. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2002. 32 с. 2. Алгоритмы адаптивного уровня управления робота [Электронный ресурс]: Методические указания к лабораторным работам № 4, 5 по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 210300 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной форм обучения / Каф. робототехнических систем; Сост. В.А. Медведев. Воронеж: ВГТУ, 2004. 35 с. 3. Разработка двухуровневой системы управления робота: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 210300 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной форм обучения / Каф. робототехнических систем; Сост.: В.А. Медведев, Д.А. Ефремов. Воронеж: ВГТУ, 2004. 47с. | 50 1 39 | 2002 2004 2004 | 40 40 40 | 1 1 0,98 |
| 4. Алгоритмы адаптивного уровня управления робота: Методические указания к лабораторным работам № 4-6 по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной (вечерней) форм обучения / Кафедра робототехнических систем: Сост.: В.А. Медведев. Воpонеж: ВГТУ, 2005. 32 с. 5. Алгоритмы исполнительного уровня управления робота: Методические указания к лабораторным работам № 4, 5 по дисциплине "Управление роботами и РТС" для студентов специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы" очной и очно-заочной форм обучения / Каф. робототехнических систем; Сост. В.А. Медведев. Воронеж: ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. 30 с. | 36 40 | 2005 2007 | 40 40 | 0,9 1,0 |