Рабочая программа наименование дисциплины основы мехатроники. (указывается наименование в соответствии с учебным планом)
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа наименование дисциплины Современный русский язык (указывается наименование, 698.59kb.
- Рабочая программа наименование дисциплины администрирование информационных систем (указывается, 206.24kb.
- Рабочая программа наименование дисциплины теория информационных процессов и систем, 271.35kb.
- Рабочая программа наименование дисциплины Материаловедение (указывается наименование, 242.36kb.
- Аннотация рабочей программы наименование дисциплины: «Основы теории коммуникации» (указывается, 131.29kb.
- Аннотация рабочей программы наименование дисциплины: «Основы связей с общественностью», 270.72kb.
- Рабочая программа наименование дисциплины Стилистика и литературное редактирование, 646.03kb.
- Аннотация рабочей программы наименование дисциплины Материалы нанотехнологий (указывается, 110.3kb.
- Аннотация рабочей программы наименование дисциплины «Инновационный менеджмент и маркетинг, 96.51kb.
- Программа дисциплины дпп. Ф. 14 Основы психологии семьи и семейного консультирования, 338.44kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Р
ОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ» им. Ивана Фёдорова
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
______________Т.В. Маркелова
«_____» ___________2010
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины ОСНОВЫ МЕХАТРОНИКИ .
(указывается наименование в соответствии с учебным планом)
По направлению подготовки 150407.65 Полиграфические машины, автоматизированные комплексы .
(указываются код и наименование направления подготовки)
По профилю подготовки _________________________________________
(указывается наименование профиля в соответствии с ПрООП)
Факультет Полиграфической техники и технологии .
Кафедра Физики .
Квалификация (степень) выпускника бакалавр
Москва — 2011
Разработчики:
доцент к.ф.-м.н. Портнов Ю.А. .
(занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
___________________ _________________ _____________________ (занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
Рецензенты:
___________________ __________________ _____________________
(занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
___________________ _________________ _____________________ (занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «___________________________________________________________»
(дата) ____________ 201 г, протокол № .
Зав. кафедрой ________________/ /
Одобрена Советом факультета _________________________________
(дата) ____________ 201 г, протокол №
Председатель______________/ /
| Индекс по учебному плану | Цикл | Компонент | ||
| Базовая часть | вариативная часть | по выбору студента | ||
| Б.3.2.16 | Гуманитарный и социальный и экономический цикл | | | |
| Математический и естественнонаучный цикл | | | | |
| Профессиональный цикл | | | X | |
| Форма обучения | курс | семестр | Трудоемкость дисциплины в часах | Форма итогового контроля | ||||||
| Всего часов | Аудиторных часов | Лекции | Семинарские (практически) занятия | Лабораторные занятия | Курсовая Работа (проект) | Самостоятельная работа | ||||
| Очная | 4 | 7 | 108 | 34 | 16 | | 18 | | 84 | зачет |
| Очно-заочная | | | | | | | | | | |
| Заочная | | | | | | | | | | |
1. Цели и задачи дисциплины:
Научно-исследовательская: математическое описание мехатронных и робототехнических систем, их анализ методами компьютерного моделирования, разработка новых методов управления и проектирования таких систем, проведение экспериментальных исследований.
Проектно-конструкторская: определение и формализация задач, составление требований к компонентам мехатронных и робототехнических систем, разработка отдельных подсистем и устройств, включая элементы конструкции, приводы, датчики информации, микропроцессорные устройства управления; организация многокомпонентных систем, включающих мехатронные устройства, роботы и элементы технологического оборудования; разработка программного обеспечения для решения задач управления и проектирования.
Эксплуатационная: отладка, испытания и модернизация мехатронных и робототехнических устройств и систем, их перепрограммирование, обучение и интеграция в автоматизированную систему CAD/CAM; поддержание их в работоспособном состоянии.
Организационно-управленческая: организация работы коллектива, принятие управленческих решений, осуществление технического контроля за работой участка производства, использующего мехатронные и робототехнические устройства, анализ и обеспечение необходимых экономических показателей производственной деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП: Мехатроника является одной из важнейших дисциплин общепрофессионального цикл для подготовки специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией полиграфической техники.
Её изучение должно проходить после прохождение курса математического анализа, теоретической механики, физики, сопротивления материалов и начертательной геометрии и черчения. Её изучение должно обеспечить понимание студентами процессов и явлений, изучаемых в специальных дисциплинах.
Поэтому вопросы, рассматриваемые в дисциплине Мехатроника, занимает важное место в общей системе подготовки бакалавров – механиков полиграфического машиностроения, так как в современной полиграфии широко используются различные мехатронные машины и устройства.
Студент должен получить представление о месте Мехатроники в системе изучаемых дисциплин, а также о её междисциплинарных связях с другими естественонаучными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
а) общекультурные (ОК)
• владеет целостной системой научных знаний об окружающем мире, способность ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры (ОК-1);
• умеет руководствоваться в общении правами и обязанностями гражданина, стремление к совершенствованию и развитию общества на принципах гуманизма, свободы и демократии, умение руководить людьми и подчиняться (ОК-4);
• способен на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы (ОК-6);
• способен к приобретению с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК- 7);
• способен самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля, выстраивание и реализация перспективных линий интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования, способность с помощью коллег критически оценить свои достоинства и недостатки с необходимыми выводами (ОК-8);
• способен к целенаправленному применению базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности (ОК-9);
• умеет выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ОК-11);
• обладает достаточными для профессиональной деятельности навыками работы с персональным компьютером (ОК-13);
• знает основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, умеет использовать для решения коммуникативных задач современные технические средства и информационные технологии с использованием традиционных носителей информации, распределенных баз знаний, а также информации в глобальных компьютерных сетях (ОК-14);
• понимает сущность и значение информации в развитии современного общества, способен получать и обрабатывать информацию из различных источников, готов интерпретировать, структурировать и оформлять информацию в доступном для других виде (ОК-15);
• способен участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ОК-18);
б) Профессиональными (ПК):
производственно-технологическая деятельность:
• способен обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления, уметь контролировать соблюдение технологической дисциплины при изготовлении изделий (ПК-1);
• умеет проверять техническое состояние и остаточный ресурс технологического оборудования, организовывать профилактический осмотр и текущий ремонт оборудования (ПК-4);
• умеет проводить мероприятия по профилактике производственного травматизма и профессиональных заболеваний, контролировать соблюдение экологической безопасности проводимых работ (ПК-5);
в) Научно-исследовательская деятельность:
• способен к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-17);
• умеет обеспечивать моделирование технических объектов и технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-18);
• способен принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в области машиностроения (ПК-19);
• способен участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-20);
г) Проектно-конструкторская деятельность:
• умеет применять стандартные методы расчета при проектировании деталей и узлов изделий машиностроения (ПК-21);
• способен принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-22);
• способен разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-23);
• умеет проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений (ПК-24);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- системы и методы проектирования мехатронных модулей;
- принципы работы, условия монтажа и технической эксплуатации проектируемых изделий;
- технические характеристики и показатели отечественных и зарубежных изделий;
- средства автоматизации проектирования, современные средства вычислительной техники;
- методы проведения технических расчетов, применяемые в конструкциях материалы и их свойства;
- передовой отечественный и зарубежный опыт разработки мехатронных модулей.
Уметь:
- проводить расчеты простейших мехатронных схем и устройств;
- знать роль отечественных ученых в развитии теоретической и прикладной мехатроники;
- использовать мехатронные устройства в профессиональной и общественной деятельности.
Владеть:
- практическими навыками решения конкретных мехатронных задач;
- навыками научного мышления для выработки системного, целостного взгляда на проблемы общества;
- навыками извлечения необходимой информации из оригинального текста по проблемам мехатроники.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы.
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
| 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| Аудиторные занятия (всего) | 34 | - | 34 | - | - |
| В том числе: | - | - | - | - | - |
| Лекции | 16 | - | 16 | - | - |
| Практические занятия (ПЗ) | - | - | - | - | - |
| Семинары (С) | - | - | - | - | - |
| Лабораторные работы (ЛР) | 18 | - | 18 | - | - |
| Самостоятельная работа (всего) | 84 | - | 84 | - | - |
| В том числе: | - | - | - | - | - |
| Курсовой проект (работа) | - | - | - | - | - |
| Расчетно-графические работы | - | - | - | - | - |
| Реферат | - | - | - | - | - |
| Другие виды самостоятельной работы | - | - | - | - | - |
| | 84 | - | 84 | - | - |
| Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | зачет | - | зач. | - | - |
| Общая трудоемкость час зач. ед. | 108 | - | 108 | - | - |
| 3 | - | 3 | - | - | |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
| 1. | Введение в предмет мехатроника | Разбивка на бригады для выполнения лабораторных работ; ознакомление с техникой безопасности в лаборатории; предпосылки развития мехатроники и области применения мехатронных систем; определения и терминология мехатроники; мехатронные модули движения; микроэлектроника и мехатроника; роботизация. |
| 2. | Прямая и обратная задача о положениях манипулятора | Прямая и обратная задача о положениях. Автоматизированные методы кинематического анализа манипуляторов. Прямая и обратная задача для манипуляторов с прямоугольной и цилиндрической рабочей зоной. |
| 3. | Очувствление | Непрерывные системы и системы дискретных величин; сенсорные алгоритмы; датчики начального и конечного положения; датчик промежуточного положения; шаг манипулятора; проектирование траектории манипулятора; силомоментные датчики; тактильные датчики; применение силомоментных и тактильных датчиков; системы технического зрения; локационные системы очувствления. |
| 4. | Приводы | Исполнительные органы; Алгоритмы управления; передачи промышленных роботов; подвижность манипулятора. |
| 5. | Ввод в работу | Архитектура ЭВМ; набор команд; программирование; эффективность инструментов разработки; интеллектуальные роботы; директивы; планирование поведения; построение математической модели внешней среды; планирование движения исполнительных органов; примеры работы интеллектуальных роботов на примере графов. |
| 6. | Роботосистемы | Робот как система; набор функций; управление параллельными процессами; взаимодействие датчиков; языки роботов. |
| 7. | Циклические роботы | Понятие о цифровом автомате; цикловой манипулятор как конечный автомат; моделирование циклового управления; компрессор; микроконтроллер; клапаны; пневмоцилиндры; манипулятор; датчики. |
| 8. | Децентрализация и повышение надежности | Технические реализации мехатроники; децентрализация; обеспечение высокой надежности. |
| 9. | Перспективы | Влияние на промышленность; взаимодействие с новыми технологиями. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
| № п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 1. | Техническая механика | X | X | | X | | | | | |
| 2. | Механика материалов и основы конструирования | X | X | | X | | | X | | |
| 3. | Физика | X | X | X | X | | | | | |
| 4. | Теоретическая механика | X | X | | X | | | X | | |
| 5. | Детали машин и основы конструирования | X | X | | X | | | | | |
| 6. | Программирование | | | X | | X | X | | X | |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
| 1. | Введение в предмет мехатроника | 1 | | | | 5 | 6 |
| 2. | Прямая и обратная задача о положениях манипулятора | 1 | | | | 5 | 6 |
| 3. | Очувствление | 3 | | 6 | | 20 | 29 |
| 4. | Приводы | 2 | | | | 10 | 12 |
| 5. | Ввод в работу | 2 | | | | 10 | 12 |
| 6. | Роботосистемы | 2 | | 8 | | 10 | 20 |
| 7. | Циклические роботы | 2 | | 4 | | 10 | 16 |
| 8. | Децентрализация и повышение надежности | 2 | | | | 10 | 12 |
| 9. | Перспективы | 1 | | | | 4 | 5 |
| | ВСЕГО: | 16 | | 18 | | 84 | 108 |
6. Лабораторный практикум
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
| 1. | 7 | Изучение робота промышленного ПР5-2Э | 2 |
| 2. | 7 | Очувствление пневматических роботов | 2 |
| 3. | 3 | Автоматический склад | 4 |
| 4. | 6 | Очувствление электромеханических роботов | 4 |
| 5. | 6 | Управление роботом с цилиндрической рабочей зоной | 4 |
| 6. | 6 | Использование робота для игры в шахматы | 4 |
| 7. | 6 | Изучение робота для выполнения чертежей | 4 |
| 8. | 3 | Сканирование рабочей поверхности | 4 |
| 9. | 3 | Системы технического зрения | 2 |
| 10. | 3 | Оптический детектор движения | 2 |
7. Практические занятия (семинары) в рамках данной дисциплины не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых работ (проектов) не предусмотрена.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
- Мехатроника: Пер. с япон. / Исии Т., Симояма И. – М.: Мир, 1988. – 318 с.
- Портнов Ю.А., Основы робототехники. Лабораторные работы М.: МГУП, 2010
- Портнов Ю.А., Основы робототехники. Конспект лекций М.: МГУП, 2007
б) дополнительная литература
- Механика промышленных роботов: Учеб. Пособие для вузов: в 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. – М.: Высш.шк., 1988. – 304 с.
- Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы / В.Б. Брагин, Ю.Г. Войлов, Ю.Д. Жаботинский – М.: Машиностроение, 1985. – 256 с.
- Робототехника: Пер. с англ. / Гонсалес К. Фу., Ли. К. – М.: Мир, 1989. – 624 с.
- Промышленные роботы в действии / Г.И. Хутский. – Мн.: Высш. шк., 1986. – 192 с.
- Юревич Е.И. Основы робототехники: Учебник для втузов – Л.: Маши-ностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. – 271 с., ил.
- Основы робототехники / Под ред. К.Д. Никитина. – Томск МГП «Рас-ко», 1993.
- Шахинпур М. Курс робототехники. Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 527 с., ил.
- Как самому сделать робот. Пер. с англ. В.С. Гурфинкель. – М.: Мир, 1979.
в) программное обеспечение
- OS MS DOS
- Borland Pascal 7.0
- OS MS Windows XP
- Программы для выполнения лабораторных работ №9-10
- Драйвер для web камеры VideoCAM Trek
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
- Лабораторные работы проводятся в специально оборудованной аудитории, в которой установлены необходимые пневматические и электромеханические роботами. Методика провидения лабораторных работ и моделирования соответствующего физического процесса изложены в методическом пособии основной литературы [2];
- Компьютеры с программным обеспечением для проведения лабораторного практикума;
- Проектор с компьютером и подготовленными презентациями для демонстрации слайдов во время лекции.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Лекционные занятия и лабораторные работы входят в план подготовки студентов по дисциплине Мехатроника. Целью лекций является получение теоретических знаний для проведения лабораторных работ и самостоятельной работы студентов. Для изучения теоретического материалов рекомендуется использовать учебник [1], выпущенный центральным издательством. Целью лабораторных занятий является ознакомление и получение практических навыков по работе с мехатронными устройствами. На лабораторных занятиях используется метод объяснения и демонстрации выполнения работы с последующим самостоятельным выполнением лабораторных работ. При защите результатов лабораторных занятий применяется технология активного обучения.
Для успешного освоения дисциплины необходима правильная организация постоянной ритмичной работы студентов в семестре, которая возможна только при правильном текущем контроле. Поэтому в течение семестра целесообразен постоянный контроль текущей успеваемости студентов:
- По лабораторным работам предполагается:
- письменная домашняя подготовка к занятиям и предварительный опрос. Без подготовки студент не допускается к выполнению лабораторной работы;
- проверка выполнения лабораторной работы непосредственной демонстрацией оной студентом преподавателю;
- защита лабораторной работы, с написанием отчета, в результате определяется усвоение теоретической и практической частей изучаемых разделов дисциплины.
- Учёт посещаемости лекций.
- Промежуточная аттестация студентов в середине семестра.
Студенты, не выполнившие в полном объеме предусмотренную планом лабораторные работы, не могут получить зачёта.