Базовая рабочая программа дисциплины

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИК

__________

«___» ____________2016 г.

БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Направление ООП: 15.03.06 «Мехатроника и робототехника»

Профиль подготовки: «Интеллектуальные робототехнические
и мехатронные системы»

Квалификация (степень): бакалавр

Базовый учебный план приема: 2016 г.

Курс 4 семестр 8

Количество кредитов 6

Код дисциплины Б1.ВМ5.1.9.2

Вид промежуточной аттестации: экзамен,

дифф. зачет по курсовому проекту

Обеспечивающее подразделение: кафедра интегрированных компьютерных систем управления (ИКСУ)

Заведующий кафедрой ИКСУ __________

(ФИО)

Руководитель ООП ___________

(ФИО)

Преподаватель ___________

(ФИО)

2016 г.

1. Цели освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины «Проектирование робототехнических систем» бакалавр приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2 и Ц3 основной образовательной программы по направлению 15.03.06 «Мехатроника и робототехника».

Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к:

-  проектно-конструкторской деятельности в области создания и внедрения аппаратных и программных средств мехатроники и робототехники в соответствии с техническим заданием и с использованием средств автоматизации проектирования

-  проектно-технологической деятельности в области создания средств и систем мехатроники и робототехники с использованием современных инструментальных средств и информационных технологий.

-  комплексным инженерным исследованиям для решения задач, связанных с разработкой аппаратных и программных средств объектов мехатроники и робототехники.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к специальным дисциплинам профессионального цикла. Пререквизитами данной дисциплины являются: «Физика», «Основы мехатроники и робототехники», «Мобильные роботы», «Силовые мехатронные устройства в мехатронике и робототехнике».

В процессе изучения дисциплины «Физика» студенты закрепляют и углубляют знания, полученные в средней школе, применительно к задачам практической робототехники. В процессе изучения дисциплины «Основы мехатроники и робототехники» студенты знакомятся с кинематическими схемами роботов, типами захватных устройств. Дисциплина «Мобильные роботы» даёт знания по типам движителей и их выбору в зависимости от механических свойств среды, по решению задач навигации и позиционирования. Дисциплина «Детали мехатронных модулей и их конструирование" даёт базу по конструктивным элементам роботов и знакомит студентов с апробированными техническими решениями. Корреквизитами являются дисциплины профессионального цикла «САПР компонентов мехатронных модулей», «УИРС», «Приводы систем микроперемещений».

В процессе изучения дисциплины «Проектирование робототехнических систем» у студента формируется база знаний по основам организации процесса проектирования, по принципам распараллеливания проектных работ, по способам достижения оптимальных технико-экономических параметров разрабатываемых изделий.

3. Результаты освоения дисциплины

В соответствии с требованиями ООП освоения дисциплины «Проектирование робототехнических систем» направлено на формирование у студентов следующих компетенций, в том числе в соответствии с ФГОС:

· Общекультурные компетенции (ОК):

способностью использовать основы правовых знаний в различных сферах деятельности (ОК-4);

способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);

· Общепрофессиональные компетенции (ОПК):

способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-6).

· Профессиональные компетенции (ПК):

способностью разрабатывать экспериментальные макеты управляющих, информационных и исполнительных модулей мехатронных и робототехнических систем и проводить их экспериментальное исследование с применением современных информационных технологий (ПК-3);

способностью проводить эксперименты на действующих макетах, образцах мехатронных и робототехнических систем по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-5);

готовностью участвовать в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания мехатронных и робототехнических систем, их подсистем и отдельных модулей (ПК-9);

способностью производить расчёты и проектирование отдельных устройств и подсистем мехатронных и робототехнических систем с использованием стандартных исполнительных и управляющих устройств, средств автоматики, измерительной и вычислительной техники в соответствии с техническим заданием (ПК-10);

готовностью участвовать в проведении предварительных испытаний составных частей опытного образца мехатронной или робототехнической системы по заданным программам и методикам и вести соответствующие журналы испытаний (ПК-12);

способностью планировать проведение испытаний отдельных модулей и подсистем мехатронных и робототехнических систем, участвовать в работах по организации и проведению экспериментов на действующих объектах и экспериментальных макетах, а также в обработке результатов экспериментальных исследований (ПК-13);

способностью оценивать потенциальные опасности, сопровождающие испытания и эксплуатацию разрабатываемых мехатронных и робототехнических систем, и обосновывать меры по их предотвращению (ПК-15);

готовностью к организации работы малых групп исполнителей из числа инженерно-технических работников (ПК-17);

Соответствие результатов освоения дисциплины «Проектирование робототехнических систем» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице 1.

Таблица 1

*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению15.03.06 «Мехатроника и робототехника».

Составляющие результатов обучения, которые будут достигнуты при изучении дисциплины «Проектирование робототехнических систем» представлены в таблице 2.

Таблица 2

Планируемые результаты освоения дисциплины

4.  Структура и содержание дисциплины

Раздел 1. Техническое проектирование. (44 часа)

Разработка кинематической схемы. Определение рабочей зоны. Выбор числа подвижностей. Определение линейных размеров звеньев. Переход от кинематической модели к механической. Кинематический расчёт устройства. Динамический расчёт устройства. Выбор типов приводов. Типы преобразователей движения. Кинематический расчёт преобразователя движения на примере планетарной передачи. Расчёт мощности привода. Цена конструктивной реализации параметров. Борьба с запасами. Повторный расчёт кинематики и динамики с учётом масс исполнительных элементов. Объединение двигателя, преобразователя движения, движителя и датчиков обратной связи в мехатронный модуль. «Очувствление» роботов. Интеллектуальные датчики. Проектированние аппаратных модулей. Процедурное проектирование. Дерево вызова процедур. Язык проектирования.

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине

Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

-  работе бакалавров с лекционным материалом, поиске и анализе литературы и электронных источников информации по заданной теме;

-  переводе материалов из тематических информационных ресурсов с иностранных языков;

-  изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

-  изучении теоретического материала при подготовке к лабораторным занятиям;

-  обработке экспериментальных данных лабораторных исследований и составлении отчетов по лабораторным работам;

-  разработке курсового проекта;

-  подготовке к сдаче диф. зачета и экзамена.

6.2. Контроль самостоятельной работы

Промежуточный контроль знаний – теоретических и практических – производится в процессе защиты студентами лабораторных работ и обсуждении хода выполнения курсового проекта. Контроль и оценка знаний производится в соответствии с рейтинг-планом. По результатам промежуточного контроля формируется допуск студента к сдаче зачета. В 8 семестре студенты защищают курсовой проект. Окончательный контроль знаний производится в форме экзамена (с учетом набранных баллов). Сдача экзамена осуществляется по билетам в форме собеседования.

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

Оценка успеваемости бакалавров осуществляется по результатам:

-  самостоятельного (под контролем преподавателя) выполнения лабораторной работы;

-  устного опроса во время сдачи зачета в седьмом семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины);

-  по результатам выполнения курсового проекта и его защиты;

-  по результатам выполнения письменного экзаменационного задания.

Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам контролирующих мероприятий, представленных в таблице 3.

-  Таблица 3

-  Контролирующие мероприятия дисциплины

Билеты для проведения экзамена включают три задания:

1.  Теоретический вопрос из первого или второго раздела;

2.  Теоретический вопрос из третьего раздела;

3.  Задача на расчёт кинематики или динамики робота.

Примеры экзаменационных вопросов

1.  Основная задача, которую нужно решить на этапе предпроектной подготовки? Какие факторы должны быть учтены при её решении?

2.  Дать сравнительную характеристику планетарной и червячной передач.

3.  Произвести ориентировочный расчёт мощности главного привода манипулятора, раскладывающего на птицефабрике яйца по ячейкам со скоростью три яйца в секунду. Расстояние от лотка до ячейки 1 метр. Недостающие данные взять ориентировочно, исходя из жизненного опыта.

8. Рейтинг качества освоения дисциплины

Для текущего контроля при изучении курса «Проектирование робототехнических систем» используется рейтинговая система оценки знаний студентов, учитывающая результаты выполнения лабораторных работ в семестре. За выполнение лабораторных работ студент может получить максимум 60 баллов. Допуск к экзамену – 33 балла.

По результатам экзамена студент может получить до 40 баллов. Минимальная оценка, при которой экзамен считается сданным ­– 22 балла. Общая оценка выставляется по сумме баллов, набранных в семестре и на экзамене. Соответствие между оценкой и числом набранных баллов определяется таблицей 4.

Таблица 4

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

а) основная литература

1.  Юревич робототехники: учебное пособие / . — 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 401 с.

2.  Леликов, расчета и проектирования деталей и узлов машин. — Москва: Машиностроение, 2007. — 464 с.

3. Егоров мехатронных модулей : учебник для вузов / , . — 2-е изд., испр. и доп.. — Москва: Станкин, 2005. — 368 с.

4.  К. Автоматизированное проектирование распределённых систем реального времени: учебное пособие / ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — Томск: Изд-во ТПУ, 2011. — 311 с.:

б) дополнительная литература

1.  Юркевич и диагностика технологических систем: учебник / , . — Москва: Академия, 2011. — 297 с.:

2.   В. Электроника: учебник / , . — 4-е изд., стер. — Москва: Высшая школа, 2008. — 288 с.

3.  Управление гибким производственным модулем токарной обработки изделий [Электронный ресурс]: методические указания к выполнению лабораторных работ / Томский политехнический университет (ТПУ) ; сост. ; . — 1 компьютерный файл (pdf; 3.8 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2008. — Заглавие с титульного экрана. — Электронная версия печатной публикации. — Доступ из корпоративной сети ТПУ. — Системные требования: Adobe ReaderСхема доступа: http://www. lib. tpu. ru/fulltext2/m/2010/m264.pdf

4.  Козырев промышленных роботов: учебное пособие для вузов / . — Москва: КноРус, 2011. — 488 с.

в) Internet-ресурсы

1.  Официальный сайт Центрального Научно-Исследовательского Института Робототехники и Технической Кибернетики (ЦНИИ РТК). URL: http://www. rtc. ru/ (дата обращения: 13.03.2013).

2.  Официальный сайт журнала, издаваемого Центральным Научно-Исследовательским Институтом Робототехники и Технической Кибернетики (ЦНИИ РТК) – «Робототехника и техническая кибернетика». URL: http://www. rusrobotics. ru/ (дата обращения: 16.04.2013).

3.  Официальный сайт журнала, издаваемого Институтом Проблем Морских Технологий ДВО РАН – «Подводные исследования и робототехника». URL: http://jmtp. febras. ru/ (дата обращения: 11.03.2013).

10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)

В процессе выполнения лабораторных работ по дисциплине «Проектирование робототехнических систем» используются технические средства и оборудование лаборатории робототехнических и гибких автоматизированных систем.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» и профилю подготовки «Интеллектуальные робототехнические и мехатронные системы».

Программа одобрена на заседании кафедры ИКСУ

(протокол № 52 от «16» мая 2016 г.).

Автор: к. т.н., доцент

Рецензент: д. т.н., профессор

УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой ИКСУ

_______

«_____» _________ 2016 г.

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

выполнения курсовой работы по дисциплине

«Проектирование робототехнических систем»

на 8 семестр 2019/2020 уч. года, гр. 8E61

Подпись преподавателя ________________

«____» ___________2016 г. (ФИО)