Pneumotion (FSI-0ZP)

Cílem předmětu je seznámit studenty s principy, vlastnostmi a využitím pneumatických systémů v moderní technice i biologicky inspirovaných aplikacích. Studenti získají praktické zkušenosti s návrhem, stavbou a řízením mechanismů s pneumatickým pohonem, a to formou interaktivních workshopů a týmových projektů. Po úspěšném absolvování předmětu se předpokládá, že student:

• rozumí základním principům činnosti pneumatických obvodů a funkci jejich základních prvků,
• umí navrhnout a realizovat jednoduchý pneumatický mechanismus (např. manipulátor, pneumatickou ruku, pohon kol),
• zvládne řízení pneumatického systému pomocí mikrokontroleru (např. Arduino),
• umí použít nástroje CAD modelování a 3D tisku při tvorbě konstrukčních prvků.

Zájem o techniku, kreativní přístup a ochota učit se novým dovednostem.
Základní znalosti z fyziky a práce s počítačem jsou výhodou, nikoli nutnou podmínkou. Veškeré potřebné principy pneumatických systémů, řízení pomocí mikrokontrolerů a základy CAD modelování budou vysvětleny v průběhu výuky.

Předmět nabízí interaktivní a prakticky zaměřený úvod do světa pneumatických pohonů a mechanismů. Studenti se seznámí s principy fungování pneumatických systémů, jejich specifickými vlastnostmi a širokými možnostmi využití v technických i biologicky inspirovaných aplikacích – od závodního Pneumobilu přes manipulátory až po exoskelety a umělé končetiny. Výuka je koncipována prakticky: studenti si vyzkoušejí návrh a sestavení vlastních modelů, například zjednodušené pneumatické ruky nebo mechanismu pro pohon kol. Součástí projektu je také řízení pohybu pomocí mikrokontrolerů. Důraz je kladen na kreativitu, ekologický a bezpečný charakter pneumatického pohonu a jeho odlišení od jiných forem energie. Výuka probíhá ve spolupráci s průmyslovým partnerem  SMC Industrial Automation CZ s.r.o. a predmet dáva možnosti realizovať sa v oblasti techniky.

Student bude hodnocen na základě pravidelné aktivní účasti na cvičeních a dle splnění semestrálního projektu v laboratorních cvičeních.

Účast na cvičeních je povinná. V cvičeních jsou povoleny dvě absence. Delší nepřítomnost se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů vyučujícího.

1. Úvod do předmětu – seznámení s cíli, obsahem a organizací výuky.


2. Základní principy pneumatických obvodů – funkce, fyzikální principy a základní schémata.


3. Pneumatické prvky a jejich vlastnosti – válce, ventily, senzory, měření a diagnostika obvodů.


4. Návrh a realizace jednoduchých pneumatických systémů – praktická cvičení v malém měřítku.


5. Od pneumatiky k mechanice – propojení pneumatického pohonu s pohybovými mechanismy.


6. Prototypování a 3D tisk – tvorba konstrukčních dílů pro vlastní projekty.


7. Řízení pneumatických systémů pomocí mikrokontrolerů – základy programování a automatizace.


8. Návrh vlastního pneumatického mechanismu – týmové cvičení, skicování, CAD návrhy a plánování stavby prototypu.


9. Výroba konstrukčních částí – realizace dílů pro finální model.


10. Testování a ladění prototypu – ověřování funkce jednotlivých prvků a odstraňování problémů.


11. Finální úpravy prototypu – příprava na prezentaci a testování kompletního systému.

1. Analýza pneumatických prototypů – ukázky reálných řešení a diskuse jejich principů.


2. Základní principy pneumatických obvodů – propojení teorie s praktickými ukázkami.


3. Pneumatické prvky a jejich vlastnosti – práce s válci, ventily a senzory; měření a pozorování chování systému.


4. Návrh a realizace jednoduchých pneumatických obvodů – praktické cvičení v malém měřítku.


5. Mechanické mechanismy a převody – montáž a testování jednoduchých převodových systémů.


6. Prototypování a 3D tisk – příprava a tisk konstrukčních komponent.


7. Řízení pneumatických systémů pomocí mikrokontrolerů (Arduino) – praktické ovládání pohybu a automatizace.


8. Návrh vlastního pneumatického mechanismu – týmové cvičení zahrnující skicování, CAD návrh a plánování stavby prototypu.


9. Výroba a montáž konstrukčních částí prototypu – práce s pneumatickými prvky a integrace řízení.


10. Testování a ladění prototypu – ověřování funkčnosti, identifikace a odstraňování problémů.


11. Finální úpravy prototypu – dokončení a příprava na prezentaci kompletního systému.


12. Prezentace finálních prototypů – ověření funkčnosti, diskuze výsledků a závěrečné hodnocení.