Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Kinematics and dynamics of mechatronic systems
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIMA-2-103-MD-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Mechatronic Design
Kierunek:
Mechatronic Engineering with English as instruction language
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Lisowski Wojciech (lisowski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

The module concerns mechanics of positioning mechatronic devices on example of manipulating and mobile robots

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 Knows methods of kinematic analysis and synthesis of actuating and positioning mechanisms of mechatronic systems IMA2A_W07, IMA2A_W04 Egzamin,
Projekt
M_W002 Knows techniques of: motion path and trajectory planning, kinematic modelling, singularity analysis, as well as static and dynamic analysis of positioning mechanisms of mechatronic systems IMA2A_W07, IMA2A_W04 Egzamin,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Knows methods of description of position and orientation, kinematics and dynamics, motion path planning and navigation of mobile mechatronic systems IMA2A_W07, IMA2A_W04 Egzamin,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Can carry out kinematic analysis of a mechatronic actuating or positioning system IMA2A_U07, IMA2A_U03, IMA2A_U02 Projekt
M_U002 Can formulate dynamic model of a mechatronic positioning system with use of appropriate software tools, and is able to classify components of the formulated dynamic equations of motion IMA2A_U07, IMA2A_U03, IMA2A_U02 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Can plan motion path of a mobile mechatronic system IMA2A_U07, IMA2A_U03, IMA2A_U02 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Can make use of computer aided engineering tools for simulation of mechanics of a mechatronic positioning system IMA2A_U07, IMA2A_U03, IMA2A_U02 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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
96 42 0 26 28 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 Knows methods of kinematic analysis and synthesis of actuating and positioning mechanisms of mechatronic systems + - - - - - - - - - -
M_W002 Knows techniques of: motion path and trajectory planning, kinematic modelling, singularity analysis, as well as static and dynamic analysis of positioning mechanisms of mechatronic systems + - - - - - - - - - -
M_W003 Knows methods of description of position and orientation, kinematics and dynamics, motion path planning and navigation of mobile mechatronic systems + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Can carry out kinematic analysis of a mechatronic actuating or positioning system - - - + - - - - - - -
M_U002 Can formulate dynamic model of a mechatronic positioning system with use of appropriate software tools, and is able to classify components of the formulated dynamic equations of motion - - + - - - - - - - -
M_U003 Can plan motion path of a mobile mechatronic system - - + - - - - - - - -
M_U004 Can make use of computer aided engineering tools for simulation of mechanics of a mechatronic positioning system - - + + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 191 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 96 godz
Przygotowanie do zajęć 25 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 40 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 24 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (42h):
Kinematics and dynamics of mechatronic systems

Classification of models types of actuating and positioning mechanisms.
Classification of mechanisms of mechatronic systems including: kinematic chains of actuating mechanisms, transmission systems, applicable driving systems, positioning mechanisms (manipulators), and mobile systems.
Advanced methods of kinematic analysis of mechanisms of mechatronic systems.
Techniques of planning the motion path of positioning mechanisms in bounded workspace with obstacles.
Methods of kinematic synthesis of mechanisms of mechatronic systems.
Techniques of description and analysis of position and orientation of a link of a positioning mechanism.
Techniques of trajectory planning of positioning spatial mechanisms.
Methods of determination of kinematic parameters of manipulators. Manipulator Jakobian matrix. Singularity analysis of pose of positioning mechanisms. Static analysis of manipulators.
Description of mass spatial distribution and manipulator kinetic energy of analysis.
Description of position and orientation of mobile robots with use of homogeneous transformation and odometric technique.
Planning of motion trajectory of wheeled mobile robots. Methods of minimization of length of trajectory (wavefront algorithm). Problems of localization in space. Navigation of a mobile wheeled robot or a group of mobile robots with use of external markers method.
Determination of kinematic parameters of wheeled mobile robots for considered motion trajectories.
Dynamics of wheeled mobile robots – Lagrange’s and Maggi’s equations.
Approximation of nonlinear components of dynamic model with use of artificial neural networks or fuzzy sets.

Ćwiczenia laboratoryjne (26h):
Manipulating and mobile mechatronic positioning systems

Analysis of position and orientation of positioning mechanisms’ links on example of manipulators. Motion path planning of positioning mechanisms’ links.
Kinematic analysis of positioning mechanisms’ links motion. Pose singularity analysis.
Description of spatial distribution of positioning mechanisms links’ mass. Analysis of variation of mechanisms’ kinetic energy during motion. Structure of dynamic equations of motion on example of manipulators. Inverse dynamics – determination of driving forces and loads (generalised forces).
Formulation and simulation of kinematics of mobile mechatronic positioning systems.
Formulation and simulation of dynamics of mobile mechatronic positioning systems.
Application of experimental techniques in formulation of dynamic model on example of a 2 wheeled mobile robot.
Application of artificial neuron nets or fuzzy sets for approximation of nonlinear components of the dynamic model on example of a 2 wheeled mobile robot.
Seminar – presentation of results.

Ćwiczenia projektowe (28h):
Kinematic analysis in designing of actuating and positioning mechatronic mechanisms

Tools of computer aided analysis and synthesis of mechanisms. Kinematic analysis mechanisms of selected mechatronic systems. Planning of motion path of positioning mechanisms in bounded space with obstacles. Kinematic synthesis of selected mechatronic systems.

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 laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • 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:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – 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 laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • 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:

The course final grade is determined basing on:
- average of the laboratory partial grades (35%)
- the positive project class grade (35%)
- the positive exam grade (30%)

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

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

G. Cook, Mobile Robots: Navigation, Control and Remote Sensing, 2011
K. S. Fu, R. Gonzalez, C.S.G. Lee, “Robotics control, sensing, vision, and intelligence”, Mc Graw Hill 2008
B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, “Robotics: Modelling, Planning and Control (Advanced Textbooks in Control and Signal Processing)”, Springer 2010
R. Siegwart, I. R. Nourbakhsh, D. Scaramuzza, Introduction to Autonomous Mobile Robots (Intelligent Robotics and Autonomous Agents series), 2011
M. W. Spong, S. Hutchinson, M. Vidyasagar, “Robot Modeling and Control”, John Wiley and Sons, Inc., 2005

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Introduction to robotics, Praca zbiorowa pod red. W. Lisowskiego, Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, 2004
Baran D., Lisowski W., Numerical simulation and co-simulation in analysis of manipulators’ dynamics, Mechanics and Control, Vol34 No.4, pp. 129-135, 2013

Informacje dodatkowe:

Brak