Průmyslové roboty a manipulátory I (FSI-GPZ)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Radek Knoflíček, Dr.  
Garantující pracoviště: ÚVSSR všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:

Cílem předmětu Průmyslové roboty a manipulátory I. je seznámit studenty se základy moderní technické robotiky. Úkolem je naučit posluchače, aby si studenti uvědomili nutnou souvislost poznatků z oblasti konstrukce,  projekce, řízení a aplikace PRaM, která je výchozím základem pro jejich  budoucí praktickou činnost konstruktérů robotů a manipulátorů a případně projektantů robotizovaných pracovišť.
Výstupy studia a kompetence:

Předmět umožňuje studentům osvojit si nejnovější poznatky z konstrukce, projekce a možného nasazení stacionárních průmyslových robotů a manipulátorů v průmyslové praxi a současně umožňuje rozšířit si dovednosti co se týče jejich programování. Důraz je kladen i na praktickou dovednost studentů v laboratorních cvičeních z robotiky.
Prerekvizity:

Komplexní a podrobné znalosti z mechanizmů a částí strojů, jejich konstrukce a výpočty.
Obsah předmětu (anotace):

Přednáškový kurs obsahuje část, zabývající se konstrukcí průmyslových robotů a manipulátorů (PRaM). Za tím účelem je analyzován ekonomický vztah mezi produkcí, cenami výrobních strojů a efektivní manipulací, dále jsou definovány průmyslové roboty. Na základě systémového přístupu jsou analyzovány jejich základní subsystémy a pohled je zaměřen na akční systém průmyslových robotů. Na jeho základě je studován kinematický řetězec PRaM a na základě teorie kombinatorických algoritmů je detailně popsáno polohovací ústrojí PRaM. Dále jsou definovány a představeny základní a odvozené typy průmyslových robotů a manipulátorů. Podrobně se studuje orientační ústrojí PraM, stavba translačních a rotačních jednotek, pohony a převody ve stavbě PRaM a některá nová konstrukční řešení PRaM. Přednášky zahrnují i problematiku kinematické a dynamické analýzy robotů. Cvičení jsou zaměřena na praktické ukázky průmyslových robotů, jejich programování.
Metody vyučování:

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením. Dle možností budou pro studenty organizovány přednášky odborníků z praxe a exkurze do firem, zabývajících se činnostmi souvisejícími s obsahem předmětu.
V případě opatření proti šíření infekční nemoci COVID -19 nutná účast on line.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínky udělení zápočtu:
1. Prezence ve cvičení se 100 % účastí ve cvičeních.
2. Splnění podmínek průběžné kontroly (příprava na cvičení, aktivita
během cvičení); toto bude upřesněno začátku semestru ve cvičení.
3. Opravená a odsouhlasená semestrální práce z praktického cvičení v laboratořích, bude-li žádána.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:

Kontrola prezentace ve cvičeních. Ve zvláštních případech je možná kompenzace speciálně zadanou prací. Změna v souvislosti s opatřeními proti šíření COVID-19 vyhrazena.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod do problematiky, vývoj od mechanizačních a automatizačních systémů po průmyslové roboty, ekonomika nasazení průmyslových robotů
2. Průmyslové roboty u výrobních strojů, definice, generace robotů, systémové pojetí robotů, akční, vnímací a řídící systémy robotů
3. Aspekty pro posuzování robotů, základní pojmy o řízení a programování průmyslových robotů. Akční systém průmyslových robotů.
4. Kinematické dvojice v konstrukci PRaM, základní kinematický řetězec (polohovací a orientační ústrojí), uspořádání kinematických dvojic a jejich kombinatorické algoritmy
5. Základní a odvozené typy průmyslových robotů
6. Orientační ústrojí průmyslových robotů - principy a koncepce stavby
7. Základní stavební prvky (jednotky) průmyslových robotů. Pohony a převody ve stavbě průmyslových robotů
8. Konstrukční řešení pohonů základních typů průmyslových robotů
9. Mechanika manipulačních zařízení - základy kinematiky a dynamiky prostorových mechanismů
10. Přímá a nepřímá úloha kinematiky
11. Přímá a nepřímá úloha dynamiky– část 1.
12. Přímá a nepřímá úloha dynamiky– část 2.
13. Průmyslové roboty s paralelní kinematikou
    Laboratorní cvičení Jednohodinová cvičení jsou spojena do šesti dvouhodinových bloků a 1 hod. zápočet:
1. Seznámení se s průmyslovými roboty v laboratoři ústavu
2. Základy programování pohybů a činností robotů a manipulátorů
3. Programování robotického pracoviště s robotem PROB-20
4. Programování a měření přesnosti průmyslového robotu SPR-10
5. Programování a měření přesnosti průmyslového robotu APR-20
6. Programování a měření přesnosti průmyslového robotu ABB IRB 4400/60
7. Zápočet
Literatura - základní:
1. KOLÍBAL, Zdeněk. Roboty a robotizované výrobní technologie. Brno: Vysoké učení technické v Brně – nakladatelství VUTIUM, 2016. ISBN 978-80-214-4828-5.
1. Ganesh S. Hedge: A Textbook of Industrial Robotics Paperback – June 30, 2006, Laxmi Publications (June 30, 2006), 978-8170089247
2. Warnecke, H.J.- Schraft, R.D.: Industrieroboter: Handbuch für Industrie und Wissenchaft. Berlin: Springer-Verlag, 1990.
2. BUDA, Ján a Milan KOVÁČ. Priemyselné roboty. Bratislava: Alfa, 1976. Edícia strojárskej literatúry (Alfa).
3. XIE, Ming. Fundamentals of robotics: linking perception to action. New Jersey: World Scientific, 2003. Series in machine perception and artificial intelligence. ISBN 981-238-335-2.
4. NOF, Shimon Y. Handbook of industrial robotics. 2nd ed. New York: John Wiley, 2007. ISBN 0471177830.
5. SICILIANO, Bruno, Oussama KHATIB. Springer Handbook of Robotics. Springer-Verlag New York, Inc., 2008. 1611 s. ISBN 978-3-540-23957-4.
Literatura - doporučená:
1. KOLÍBAL, Zdeněk. Průmyslové roboty. Brno: Vysoké učení technické, 1993. ISBN 80-214-0526-0.
2. CHVÁLA, Břetislav, Robert MATIČKA a Jaroslav TALÁCKO. Průmyslové roboty a manipulátory: celostátní vysokoškolská učebnice pro skupinu oborů strojírenství a ostatní kovodělná výroba. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1990.
3. MATIČKA, Robert a TALÁCKO. Mechanismy manipulátorů a průmyslových robotů. 2. přeprac. vyd. Praha: SNTL-Nakladatelství technické literatury, 1991.
4. SKAŘUPA, Jiří. Průmyslové roboty a manipulátory. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, [2008]. ISBN 978-80-248-1522-0.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 4 Povinný 1 1 Z
N-VSR-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
M2V-P prezenční studium M-VSY Výrobní systémy -- zá,zk 4 Povinný 2 2 Z