Robotok dinamikája
Tantárgykód: BMEGEMMNGRD
Tantárgyfelelős: Dr. Szabó Zsolt
Hallgatóknak: Moodle...
Kurzus információ
A tárgyat a Gépészmérnöki Kar nappali tagozatos hallgatói tanulják az Gépészmérnöki mesterszak Alkalmazott mechanika specializációjának kötelezően választható tárgyaként heti 1 óra előadás + 1 óra tantermi gyakorlat formájában.
A kreditpont megszerzésének feltétele: legalább elégséges félévközi érdemjegy.
Célkitűzés
A tantárgy célja robotmechanizmusok mozgásegyenleteinek szisztematikus, analitikus felírási módszereinek megismertetése, valamint a robotok irányításával, szabályozásával kapcsolatos stabilitási problémák vizsgálata különböző modellek analitikus tárgyalásán ill. a mozgásegyenletek szimulációján keresztül. Az időkésleltetés szerepének vizsgálata bizonyos nemkívánt, alacsony frekvenciájú rezgési jelenségek kialakulásában számítógéppel szabályozott rendszerek esetén, rámutatás a szabályozások robusztussága és a robotok pozícionálási hibája közötti kapcsolatra a tervezés folyamatában is alkalmazható, egyszerű zárt alakú összefüggések levezetésével.
Módszertan
A tantárgy heti egy óra elméleti és egy óra gyakorlati kurzusból áll. Az előadáson közölt elméleti anyagok megértését segítik a gyakorlatokon bemutatott mintapéldák. Az előadás során a legfontosabb anyagrészek levezetése táblán történik annak érdekében, hogy a közös munka elősegítse a tananyag megértését a hallgatók számára. Az elméleti kurzusokon kivetített animációk és mintapéldák tovább segítik a tananyag elsajátítását. Az előadásokon és gyakorlatokon felhasznált anyagokat a hallgatók letölthetik. A félév során két kötelező házi feladat megoldásán keresztül ellenőrizhetik a hallgatók az ismeretek elsajátítását, melyhez rendszeres konzultációkat biztosítunk.
Teljesítményértékelés: 2 házi feladat (50%), 1 zárthelyi (50%)
A félévközi jegy megállapítása:
- JELES(5) / Excellent[A]: 90% –
- JELES(5) / Very Good[B]: 85% –
- JÓ(4) / Good[C]: 70% –
- KÖZEPES(3) / Satisfactory[D]: 56% –
- ELÉGSÉGES(2) / Pass[E]: 40% –
- ELÉGTELEN(1) / Fail[F]: 0 – 39%
Tudás kompetencia
- Tájékozott a robotok mozgásegyenleteinek analitikus felírási módszereivel kapcsolatban.
- Birtokában van a koordinátrendszerek közötti transzformációs összefüggéseknek.
- Különbséget tesz nyílt és zárt kinematikai láncú mechanizmusok között.
- Tisztában van a homogén transzformációk felírásával a Denavit-Hartenberg-féle paraméterekkel.
- Ismeri a munkatér és a csuklótér fogalmát, a direkt és inverz kinematikai feladat jelentését.
- Átlátja a robot tagjainak Jacobi-mátrixainak szerepét a mozgásegyenletek Euler-Lagrange-féle felírásában.
- Felismeri a szabályozott rendszerekben előforduló rezgésekben az időkésleltetés hatását.
- Ismeri a pozíciószabályozás stabilitástérképét, a beállási hiba csökkentésének módjait, korlátait.
- Tisztában van az erőszabályozási stratégiákkal, az időkésésnek a stabilitásra gyakorolt hatásával.
- Átlátja az időkésleltetett dinamikai rendszerek stabilitásvizsgálati módszereit.
Képesség kompetencia
- Azonosítja a nyílt kinematikai láncú robotok Denavit-Hartenberg paramétereit.
- Meghatározza a tagok közötti homogén transzformációkat és az egyes Jacobi-mátrixokat.
- Alkalmazza az inverz kinematikai feladat numerikus megoldása során a stabilizálással kapcsolatos ismereteit.
- Használja a másodfajú Lagrange-egyenletet a mozgásegyenletek levezetéséhez.
- Meghatározza a zárt kinematikai láncú robotok differenciál-algebrai mozgásegyenleteit.
- Kiszámítja a beállási hiba csökkentéséhez szükséges proporcionális tényező maximális értékét.
- Értelmezi a pozíció és erőszabályozás stabilitási térképeit.
- Különbséget tesz folytonos és mintavételezett késleletett rendszerek között.
- Kiszámítja a kritikus időkésést instabil egyensúlyi helyzetek szabályozási feladataiban.
- Fejleszti ismereteit robotszabályozásoknál előforduló mintavételezés és kvantálás hatásával kapcsolatban.
Ajánlott szakirodalom
- Somló, J., Lantos, B., Cat, P. T.: Advanced Robot Control. Akadémiai Kiadó, 1997, Budapest. ISBN: 963-05-7350-4.
- Spong, M.W., Vidyasagar, M.: Robot Dynamics and Control. Wiley & Sons, 1991, Singapore, ISBN 0-471-50352-5.
- Hand, L. N., Finch, J. D.: Analytical Mechanics. Cambridge University Press, 2008, ISBN 978-0-521-57572-0.
- Szabó Zs., Budai Cs., Kovács L., Lipovszki Gy., Robotmechanizmusok. TÁMOP. 2014. ISBN 978-963-313-170-1
- Scheck, F., Mechanics. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1990, ISBN 3-540-52715-X
- Budó Á., Mechanika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1988, ISBN 963-18-0599-9
- Gantmacher, F., Lectures in Analytical Mechanics. Mir Publishers, Moscow, 1970, ISBN 978-0-846-40551-1
- Hering J., Analitikus mechanika I. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1986, 41039
