Механика роботов и манипуляторов

Краткое содержание учебной дисциплины, модуля / Brief summary

Цель учебной дисциплины «Механика роботов и манипуляторов» – формирование у студентов специальных знаний по робототехнике, основам работы с робототехническими комплексами, механике роботов и манипуляторов, расчёту динамики исполнительных устройств роботов и программированию робототехнических комплексов.

Задачи учебной дисциплины:

1) формирование у студентов основных понятий робототехники, механики роботов и манипуляторов, динамики управляемых манипуляторов;

2)  обучение студентов навыкам решения практических задач по работе с робототехническими комплексами, прямой и обратной задачам кинематики роботов, прямой задачи о скоростях роботов, основным приемам кинематического описания движения многозвенного механизма – манипулятора робота, моделированию и решению задач динамики манипуляторов с упругими и жёсткими связями, а также обучение основам программирования робототехники, управления робототехническими комплексами.

The purpose of the discipline «Mechanics of Robots and Manipulators» is to provide students with special knowledge on robotics, the basics of working with robotic complexes, the mechanics of robots and manipulators, calculating the dynamics of robot actuators and programming robotic complexes.

Objectives of the academic discipline:

1) formation of students’ basic concepts of robotics, mechanics of robots and manipulators, dynamics of controlled manipulators;

2) teaching students the skills of solving practical problems in working with robotic complexes, direct and inverse problems of robot kinematics, direct problems of robot velocities, basic techniques for kinematical describing the movement of a multi–link mechanism (robot manipulator), modeling and solving problems of manipulator dynamics with elastic and rigid connections, as well as teaching the basics of robotics programming, control of robotic complexes.

Формируемые компетенции / The formed competences

универсальные компетенции:

УК-1 Владеть основами исследовательской деятельности, осуществлять поиск, анализ и синтез информации; 

УК-2 Решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе применения информационно-коммуникационных технологий; 

УК-4 Работать в команде, толерантно воспринимать социальные, этнические, конфессиональные, культурные и иные различия; 

УК-5 Быть способным к саморазвитию и совершенствованию в профессиональной деятельности; 

УК-6 Проявлять инициативу и адаптироваться к изменениям в профессиональной деятельности;

базовые профессиональные компетенции: 

БПК-1 Применять основные законы и методы естественнонаучных дисциплин для решения теоретических и практических задач в профессиональной деятельности;

БПК-8 Использовать основные аналитические и численные методы теоретической механики, механики сплошных сред, сопротивления материалов к исследованию механических процессов; 

БПК-9 Применять основные алгебраические и геометрические понятия, конструкции и методы для решения теоретических и прикладных задач механики и математики; 

БПК-10 Применять теоретические знания и навыки в самостоятельной исследовательской деятельности; 

специализированные компетенции:

СК-5 Применять методы и законы механики к исследованию робототехнических систем и решению прикладных задач механики 

universal competencies:

UC-1 Master the basics of research activities, search, analyze and synthesize information; 

UC-2 Solve standard tasks of professional activity based on the use of information and communication technologies; 

UC-4. Work in a team and be tolerant of social, ethnic, religious, cultural and other differences.; 

UC-5 Be capable of self-development and improvement in professional activity; 

UC-6 Take initiative and adapt to changes in professional activity;

basic professional competencies: 

BPC-1 Apply the basic laws and methods of natural science disciplines to solve theoretical and practical problems in professional activity;

BPC-8 Use basic analytical and numerical methods of theoretical mechanics, continuum mechanics, and resistance of materials to study mechanical processes; 

BPC-9 Apply basic algebraic and geometric concepts, constructions, and methods to solve theoretical and applied problems in mechanics and mathematics.; 

BPC-10 Apply theoretical knowledge and skills in independent research activities; 

specialized competencies:

SC-5 Apply the methods and laws of mechanics to the study of robotic systems and the solution of applied problems of mechanics

Результаты обучения (знать, уметь, иметь навык) / Learning outcomes (know, be able to, have skills in)

знать: 

— основные понятия робототехники, методы построения роботов, новейшие достижения в области робототехники, формулировки и методы решения прямой и обратной задачи кинематики манипулятора; 

— основные динамические модели манипуляторов; 

— методы и приёмы описания динамики роботов; 

— методы решения систем дифференциальных уравнений; 

— способы приведения, сопоставления и идентификации механических параметров манипуляторов; 

— основы робототехники; 

— методы построения программ; 

— новейшие достижения в области программирования робототехнических устройств;

уметь: 

— использовать полученные знания в практической деятельности для работы с робототехническими комплексами;

иметь навык: 

— современными методами и приемами решать задачи механики роботов и манипуляторов; 

— построения адекватных математических моделей реальных манипуляторов;

— расчёта полученных математических моделей; 

— программирования и управления современными роботами.

know: 

— basic concepts of robotics, methods of building robots, the latest achievements in the field of robotics, formulations and methods for solving the direct and inverse problems of manipulator kinematics; 

— basic dynamic models of manipulators; 

— methods and techniques for describing robot dynamics; 

— methods for solving systems of differential equations; 

— methods of reduction, comparison and identification of mechanical parameters of manipulators; 

— fundamentals of robotics; 

— methods of building programs; 

— the latest achievements in the field of programming of robotic devices; 

be able to: 

— use the acquired knowledge in practical activities for working with robotic complexes; 

have skills in: 

— solving the problems of mechanics of robots and manipulators by modern methods and techniques; 

— building adequate mathematical models of real manipulators; 

— calculation of the obtained mathematical models; 

— programming and control of modern robots.

Семестр изучения учебной дисциплины, модуля / Semester of study

5, 6

5, 6

Пререквизиты / Prerequisites

«Информационные технологии», «Теоретическая механика»

«Information Technology», «Theoretical Mechanics»

Трудоемкость в зачетных единицах (кредитах) / Credit units

5 семестр: 3 зачётные единицы

6 семестр: 3 зачётные единицы

5th semester: 3 credit units

6th semester: 3 credit units

Количество аудиторных часов и часов самостоятельной работы / Academic hour of students’ class work, 

hours of self-directed learning

5 семестр: всего 136 часов, в том числе 90 аудиторных часа, из них: лекции – 36 часов, лабораторные занятия – 48 часов, управляемая самостоятельная работа – 6 часов.

6 семестр: всего 102 часа, в том числе 34 аудиторных часа, из них: лекции – 18 часов, лабораторные занятия – 14 часов, управляемая самостоятельная работа – 2 часа.

5th semester: 136 hours in total, including 90 classroom hours, of which: lectures – 36 hours, laboratory classes – 48 hours, controlled self-study – 6 hours.

6th semester: 102 hours in total, including 34 classroom hours, of which: lectures – 18 hours, laboratory classes – 14 hours, controlled self-study – 2 hours.

Требования и формы текущей и промежуточной аттестации / Requirements and forms of current and interim certification

Текущая аттестация: 

— отчет по лабораторным работам;

— контрольная работа

— доклад;

— реферат.

Промежуточная аттестация: 

5 семестр: экзамен

6 семестр: зачёт

Current certification: 

— laboratory work report;

— test work

— report;

— essay.

Interim certification:

5th semester: exam

6th semester: end-of-term test