Robotika a asistivní technologie
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
F7PMIRAST | Z,ZK | 5 | 2P+2C | česky |
- Garant předmětu:
- Přednášející:
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra biomedicínské informatiky
- Anotace:
-
Předmět seznámí studenty s robotikou integrující několik disciplín a vytvářející stroje schopné manipulovat objekty (manipulátory) a/nebo jim zajistit mobilitu (robotická vozítka). Začneme od základů, geometrie pro vyjádření polohy a orientace objektu ve 3D světě. Naučíme se kinematice otevřených řetězců, přímé a inverzní kinematické úloze. Zmíníme se o statice i dynamice robotů. Vysvětlíme senzory a aktuátory používané v robotice, použití zpětných vazeb pro řízení a řešení úloh (silová, taktilní, obrazová, atd. zpětná vazba). Zmíníme se o nástrojích dovolujících stavět autonomní roboty. Aplikace zaměříme i na využití robotů v biomedicíně a asistivních technologiích včetně rehabilitace.
- Požadavky:
-
Forma ověření studijních výsledků: Podmínky zápočtu jsou absolvování dvou praktických testů s celkovým ziskem alespoň 50 % bodů a odevzdání dvou zápočtových úloh. Zkouška má písemnou část, která se skládá z převážně teoretických otázek s následním ústním dozkoušení v rozsahu odpřednášené a odcvičené látky.
Požadavky na studenty: Povinná účast na cvičeních (max. 2 absence).
- Osnova přednášek:
-
1. Robotika, přehled, průmyslové manipulátory a mobilní roboty; geometrie pro kinematiku
2. Kinematika, kinematická dvojice, otevřený kinematický řetězec, stupně volnosti, holonomní/neholonomní roboty, kinetická schémata, transformace souřadnic
3. Kinematika robotů, přímá kinematická úloha
4. Inverzní kinematická úloha
5. Kinematika otevřených řetězců - matice inverzního pohybu, poloha, rychlost a zrychlení koncového bodu
6. Dynamika robotů
7. Dynamika otevřených řetězců - aproximace rozložení hmotnosti členů kin. řetězce. Potenciální a kinetická energie řetězce.
8. Lagrangeovy rovnice II. druhu, použití pro pohybové rovnice
9. Jakobiány a jejich použití. Řízení robotů
10. Paradigmata kinematického řízení otevřených řetězců
11. Paradigmata kinematického řízení otevřených řetězců. Ověření řízení v simulačním prostředí Matlabu.
12. Senzory a aktuátory v robotice
13. Zpětné vazby v robotice. Silově poddajný robot
14. Roboty a asistivní technologie, roboty v rehabilitaci; roboty jinde
- Osnova cvičení:
-
1.Úvod, základní pojmy - kinematická dvojice, kinematický řetězec, stupně volnosti, strukturní a kinematické schéma, Senzory pro robotiku
2. Navigace robota v prostoru
3.Kognitivní robotika - stavba inteligentního stroje, přehled o tom co to znamená inteligence v robotu
4.Kinematika robotů v homogenní souřadné soustavě - homogenní transformace, transformační matice
5.Kinematika robotů - charakteristické matice základních pohybů.
6.Poloha bodu, matice rychlosti tělesa a rychlost bodu, matice zrychlení tělesa a zrychlení bodu.
7.Kinematika otevřených řetězců - matice inverzního pohybu, poloha, rychlost a zrychlení koncového bodu vůči rámu a ostatním tělesům.
8.Dynamika otevřených řetězců - aproximace rozložení hmotnosti členů kin. řetězce. Potenciální a kinetická energie řetězce. Lagrangeovy rovnice II. druhu
9.Lagrangeovy rovnice II. druhu a jejich využití pro vyjádření pohybových rovnic., Výpočty Jakobiánů a jejich využití pro výpočty matic C, D, a G. Rovnice dynamiky v maticové formě.
10.Paradigmata kinematického a silového řízení otevřených řetězců. Ověření řízení v simulačním prostředí Matlabu.
11. Návrh soft robota, praktická ukázka několika druhů PAM a práce s nimi
12. Identifikace převodní charakteristiky PAM, procvičit si jejich ovládání pomocí tlakovací soustavy
13.Manipulační úloha silového řízení robotické struktury realizovaná PAM
14.Manipulační úloha silového řízení robotické struktury realizovaná DC pohony s převodovkou.
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
-
Doporučená literatura:
[1]SCIAVICCO Lorenzo a Bruno SICILIANO: Modeling and Control of Robot Manipulators, Springer Netherlands, ISSN: 0921-0296, 2004
[2]BRÄUNL, Thomas. Embedded robotics: Mobile robot design and applications with embedded systems. New York: Springer, 2003. ISBN: 978-3540034360.
[3]JONES, Joseph L. a Daniel. ROTH. Robot programming: a practical guide to behavior-based robotics. New York: McGraw-Hill, c2004. ISBN 978-0071427784.
[4]BEKEY, George A. Autonomous robots: from biological inspiration to implementation and control. Cambridge, Mass.: MIT Press, 2005. ISBN 978-0262025782.
[5]XIE, M. Fundamentals of robotics: linking perception to action. River Edge, NJ: World Scientific Pub., 2003. ISBN 978-9812383358.
Povinná literatura:
[6]NOVÁK, P. Mobilní roboty: pohony, senzory, řízení. Praha: BEN, technická literatura, 2005. ISBN 80-7300-141-1.
[7]KARGER, Adolf a Marie KARGEROVÁ. Základy robotiky a prostorové kinematiky. Praha: České vysoké učení technické, 2000. ISBN 80-01-02183-1.
- Poznámka:
-
Detailnější web předmětu https://docs.google.com/document/d/1c4IRQ7NXZjImxTplkPIbhWqnUHfoiqDGDUMckahYOj0/edit?usp=sharing
- Další informace:
- Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Navazující magisterská studijní specializace Asistivní technologie (povinný předmět)
- Navazující magisterská studijní specializace Softwarové technologie (povinný předmět)
- Navazující magisterská studijní specializace Nanotechnologie (povinný předmět)