Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Systemy mechatroniczne
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIME-2-201-PM-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Projektowanie mechatroniczne
Kierunek:
Inżynieria Mechatroniczna
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Petko Maciej (petko@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł integruje wiedzę, umiejętności i kompetencje społeczne zdobyte przez studentów w trakcie studiów poprzez analizę i projektowanie złożonych systemów mechatronicznych z wykorzystaniem technik projektowania mechatronicznego

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach w zakresie mechatroniki IME2A_W03 Egzamin
M_W002 zna i rozumie metodykę projektowania złożonych urządzeń i systemów mechatronicznych, a także metody i techniki wykorzystywane w projektowaniu; zna komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji urządzeń mechatronicznych IME2A_W04 Egzamin,
Projekt,
Wykonanie projektu
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi pracować w zespole, przyjmując w nim różne role, ocenić czasochłonność zadania projektowego i zrealizować je w założonym terminie IME2A_U02 Wykonanie projektu
M_U002 potrafi opracować dokumentację wyników realizacji zadania projektowego, przygotować i przedstawić prezentację oraz przeprowadzić dyskusję na ten temat IME2A_U04, IME2A_U03 Prezentacja,
Projekt,
Udział w dyskusji
M_U003 potrafi projektować złożone urządzenia lub systemy mechatroniczne przeznaczone do różnych zastosowań, zgodnie ze sformułowaną samodzielnie specyfikacją projektową, korzystając z komputerowych narzędzi wspomagania projektowania (CAD) i prac inżynierskich (CAE), integrując przy tym wiedzę z dziedziny elektroniki, elektrotechniki, informatyki, automatyki, robotyki, mechaniki, budowy i eksploatacji maszyn oraz innych dyscyplin, stosując podejście systemowe IME2A_U10, IME2A_U07, IME2A_U12, IME2A_U09 Projekt,
Wykonanie projektu
M_U004 potrafi dokonać analizy, ocenić i porównać rozwiązania projektowe złożonych urządzeń lub systemów mechatronicznych ze względu na zadane kryteria użytkowe, a także zaproponować ulepszenia istniejących rozwiązań projektowych IME2A_U13, IME2A_U08, IME2A_U14 Egzamin,
Prezentacja,
Projekt,
Udział w dyskusji,
Wykonanie projektu
M_U005 potrafi formułować oraz testować hipotezy związane z projektowaniem urządzeń i systemów mechatronicznych IME2A_U11 Projekt,
Wykonanie projektu
M_U006 potrafi pozyskiwać informacje z katalogów, baz danych, not aplikacyjnych i innych źródeł w języku polskim i angielskim przy projektowaniu urządzeń i systemów mechatronicznych; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie IME2A_U01, IME2A_U05 Prezentacja,
Projekt,
Wykonanie projektu
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny IME2A_K03, IME2A_K01 Aktywność na zajęciach,
Projekt,
Wykonanie projektu
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
80 28 0 0 52 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach w zakresie mechatroniki + - - - - - - - - - -
M_W002 zna i rozumie metodykę projektowania złożonych urządzeń i systemów mechatronicznych, a także metody i techniki wykorzystywane w projektowaniu; zna komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji urządzeń mechatronicznych + - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi pracować w zespole, przyjmując w nim różne role, ocenić czasochłonność zadania projektowego i zrealizować je w założonym terminie - - - + - - - - - - -
M_U002 potrafi opracować dokumentację wyników realizacji zadania projektowego, przygotować i przedstawić prezentację oraz przeprowadzić dyskusję na ten temat - - - + - - - - - - -
M_U003 potrafi projektować złożone urządzenia lub systemy mechatroniczne przeznaczone do różnych zastosowań, zgodnie ze sformułowaną samodzielnie specyfikacją projektową, korzystając z komputerowych narzędzi wspomagania projektowania (CAD) i prac inżynierskich (CAE), integrując przy tym wiedzę z dziedziny elektroniki, elektrotechniki, informatyki, automatyki, robotyki, mechaniki, budowy i eksploatacji maszyn oraz innych dyscyplin, stosując podejście systemowe + - - + - - - - - - -
M_U004 potrafi dokonać analizy, ocenić i porównać rozwiązania projektowe złożonych urządzeń lub systemów mechatronicznych ze względu na zadane kryteria użytkowe, a także zaproponować ulepszenia istniejących rozwiązań projektowych + - - + - - - - - - -
M_U005 potrafi formułować oraz testować hipotezy związane z projektowaniem urządzeń i systemów mechatronicznych + - - + - - - - - - -
M_U006 potrafi pozyskiwać informacje z katalogów, baz danych, not aplikacyjnych i innych źródeł w języku polskim i angielskim przy projektowaniu urządzeń i systemów mechatronicznych; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny - - - + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 80 godz
Przygotowanie do zajęć 9 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 60 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
  1. Wprowadzenie – projektowanie mechatroniczne
  2. Struktura typowych systemów mechatronicznych
  3. Przykład analizy systemu mechatronicznego – czujniki inercyjne
  4. Przykład analizy systemu mechatronicznego – napędy bezpośrednie
  5. Przykład analizy systemu mechatronicznego – roboty przemysłowe
  6. Techniki projektowania mechatronicznego
  7. Proces projektowania złożonego systemu mechatronicznego na przykładzie robota równoległego
Ćwiczenia projektowe (52h):
Projekt robota lub stanowiska zrobotyzowanego

Dobór struktury kinematycznej manipulatora; badanie przestrzeni roboczej manipulatora; projekt manipulatora: konstrukcja ramion, dobór napędów, przekładni, przegubów, czujników, konstrukcja chwytaka; model konstrukcji manipulatora; weryfikacja symulacyjna z wymuszeniem kinematycznym; projekt sterownika – wirtualne prototypowanie z modelem wielomasowym konstrukcji; badanie dokładności śledzenia trajektorii; badanie parametrów dynamicznych robota: szybkość, nośność w przestrzeni roboczej; projekt szczegółowy wybranych elementów manipulatora

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Projekt jest oceniany na podstawie raportów z poszczególnych części projektu. Do uzyskania zaliczenia ćwiczeń projektowych trzeba zaliczyć wszystkie części projektu. Aby uzyskać zaliczenie w terminie podstawowym wszystkie raporty muszą zostać oddane najpóźniej w przedostatnim tygodniu zajęć. Osoby, które nie zaliczyły ćwiczeń projektowych w terminie podstawowym mogą uzyskać zaliczenie poprawkowe w dwóch terminach, w pierwszym i drugim tygodniu sesji egzaminacyjnej, przy czym warunkiem koniecznym jest oddanie raportów ze wszystkich części projektu z tygodniowym wyprzedzeniem w stosunku do terminu zaliczenia poprawkowego. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń projektowych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona wszystkich ocen z ćwiczeń projektowych oraz egzaminu z wagami, odpowiednio, 0,4 i 0,6.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Dopuszczalne są trzy nieobecności na ćwiczeniach projektowych w trakcie całego semestru. Studenci mają możliwość uczestnictwa w danym tygodniu w zajęciach innych grup w celu odrobienia nieobecności. W przypadku dłuższej usprawiedliwionej absencji przedstawiają zaległe postępy w projekcie na następnych zajęciach. Nieobecności usprawiedliwia prowadzący i jego decyzja jest ostateczna.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość narzędzi CAD i CAE
Znajomość podstaw teorii maszyn i mechanizmów oraz podstaw konstrukcji maszyn
Znajomość podstaw automatyki i teorii sterowania
Znajomość podstaw elektroniki i systemów mikroprocesorowych
Znajomość podstawowych napędów i czujników stosowanych w urządzeniach mechatronicznych
Znajomość podstaw robotyki
Umiejętność posługiwania się narzędziami CAD i CAE
Umiejętność analizowania kinematyki i dynamiki mechanizmów
Umiejętność projektowania konstrukcji mechanizmów
Umiejętność modelowania mechanizmów
Umiejętność projektowania układów sterowania
Umiejętność programowania w języku C/C++

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Bishop R.H. (red.): The Mechatronics Handbook. CRC Press, 2002, ISBN 0849300665
Iserman R.: Mechatronic Systems: Fundamentals, Springer 2003, ISBN 1-85233-693-5
Petko M., Wybrane metody projektowania mechatronicznego, Wyd. Nauk. Inst. Technologii Eksploatacji, Kraków; Radom 2008, ISBN 978-83-7204-709-0
Bodo H., Gerth W., Popp K.: Mechatronika. Komponenty – metody – przykłady. PWN, Warszawa 2001, ISBN 83-01-13501-8

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. Petko M., Wybrane metody projektowania mechatronicznego, Wyd. Nauk. Inst. Technologii Eksploatacji, Kraków; Radom 2008, ISBN 978-83-7204-709-0
  2. Petko M., Karpiel G.: Mechatroniczne projektowanie robota równoległego do frezowania. W: Kubik J., Kurnik W., Nowacki W.K. (red.): I Kongres Mechaniki Polskiej: materiały kongresowe, Warszawa 2007
  3. Petko M., Karpiel G.: Implementation of Control Algorithms in Field Programmable Gate Arrays. W: AIM2007: proceedings of the 2007 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, IEEE, Zurich 2007, ISBN: 1-4244-1264-1
  4. Karpiel G., Petko M., Uhl T.: Mechatronic approach towards flight flutter testing. Diagnostyka, nr 4 (44)/2007, s. 99-104
  5. Petko M., Karpiel G., Prusak D., Uhl T., Virtual Prototyping of a New Parallel Manipulator for Milling, w: Zielińska T., Zieliński C. [red.], ROMANSY 16: Robot Design, Dynamics and Control : proceedings of the sixteenth CISM-IFToMM symposium, Springer, 2006, s. 39-46, ISBN: 3-211-36064-6
  6. Petko M., Karpiel G., Mechatronic Design of Parallel Manipulators, w: Moheimani R. [red.], Mechatronic Systems, Elsevier, 2005, s.433-438 ISBN: 0-08-044263-3.
  7. Petko M, Praktyczne aspekty szybkiego prototypowania, w: Uhl T. [red.] Projektowanie mechatroniczne: zagadnienia wybrane, Wyd. Inst. Technologii Eksploatacji, Radom, 2005, s. 33-42, ISBN: 83-7204-495-3
  8. Petko M., Karpiel G., Mechatronic design of a parallel manipulator for milling, w: AIM 2005: proceedings of the 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pp. 759-764, IEEE, Monterey 2005, ISBN: 0-7803-9047-4
  9. Petko M., Karpiel G., Uhl T., Prusak D, Virtual Prototyping of Parallel Manipulators,w: Mechatronics 2004: the 9th Mechatronics Forum International Conference: Conference Proceedings, s. 681-692, Atlim University, Ankara, 2004, ISBN: 975-6707-13-5
  10. Petko M., Karpiel G., Mechatronic Design of Parallel Manipulators, w: Preprints of the 3rd IFAC Symposium on Mechatronic Systems, s.433-438, Casual Productions, Sydney, 2004
  11. Petko M., Uhl T., Smart sensor for operational load measurement, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 26, 2 (2004) pp. 99–117
  12. Petko M., Fast prototyping in development of diagnostics and monitoring systems, Zag. Eksploat. Masz., vol. 38, z. 3, s. 95-114, ISSN: 0137-5474
  13. Karpiel G., Petko M.: Robot równoległy do manipulacji wewnątrzkomórkowej. W: Wojnarowski J., Adamiec-Wójcik I. [red] Teoria maszyn i mechanizmów , Wyd. ATH, Bielsko-Biała 2008, ISBN 978-83-60714-57-7
  14. Petko M., Karpiel G.: Mechatronic Design of a Parallel Robot for Milling , Solid State Phenomena Vol. 198 (2013) pp 21-26 , doi:10.4028/www.scientific.net/SSP.198.21
  15. Acceleration of parallel robot kinematic calculations in FPGA / Maciej PETKO, Konrad GAC, Grzegorz KARPIEL, Grzegorz GÓRA // W: ICIT 2013 [Dokument elektroniczny] : 2013 IEEE International Conference on Industrial Technology : Cape Town, South Africa, 25–28 February 2013. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe. — [Piscataway : IEEE], cop. 2013. — Dysk Flash. — e-ISBN: 978-1-4673-4568. — S. 34–39
  16. Acceleration of parallel robot trajectory generation in FPGA / Maciej PETKO, Konrad GAC, Grzegorz GÓRA, Grzegorz KARPIEL, Janusz OCHOŃSKI // W: ICIEA = 2013 8th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications : 19–21 June 2013, Melbourne, Australia : IEEE, 2013. — Dane na Dysku Flash. — S. 1123–1128.
  17. M. Petko, K. Gac, G. Góra, G. Karpiel, J. Ochoński, K. Kobus: CNC system of the 5-axis hybrid robot for milling, Mechatronics, vol. 37, s. 89–99
  18. Operative procedures supported with robotics systems and available endoscope procedures in operative gynecology / Klaudia Stangel-Wójcikiewicz, Antoni Basta, Monika Piwowar, Maciej PETKO, Grzegorz KARPIEL, Daria PANEK, Inga Ludwin, Robert Jach // Bio-Algorithms and Med-Systems (Print) / Jagiellonian University. Medical College ; ISSN 1895-9091. — 2014 vol. 10 iss. 3, s. 139–149
  19. Opracowanie robota do wspomagania nowej metody leczenia wysiłkowego nietrzymania moczu u kobiet z wykorzystaniem komórek macierzystych — [Development of a robot for assisting the new method of stress urinary incontinence in women treatment using stem cells] / Maciej PETKO, Grzegorz KARPIEL // W: Medycyna regeneracyjna w leczeniu nietrzymania moczu / pod red. Klaudii Stangel-Wójcikiewicz. — Kraków : Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, cop. 2014. — ISBN: 978-83-233-3749-2. — S. 65–75
  20. Robot do wspomagania zabiegów chirurgicznych w obrębie miednicy mniejszej — Pelvic surgery assisting robot / Maciej PETKO, Klaudia Stangel-Wójcikiewicz, Grzegorz KARPIEL // Prace Naukowe / Politechnika Warszawska. Elektronika ; ISSN 0137-2343. — 2014 z. 194 : Postępy robotyki, t. 2, s. 413–422.
  21. M. Petko, G. Karpiel, K. Gac, G. Góra, K. Kobus, J. Ochoński: Trajectory tracking controller of the hybrid robot for milling, Mechatronics, vol. 37, s. 100–111
Informacje dodatkowe:

Brak