BME VIK - Robotirányítás rendszertechnikája

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Tevesz Gábor,

A tantárgy tanszéki weboldala http://www.aut.bme.hu/portal/VIAUM255

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Intézet:
Dr. Tevesz Gábor	egyetemi docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Bézi István	c. egyetemi docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Oláh István	mestertanár	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Mikrokontrolleres és interfésztechnikai alapismeretek, valós idejű programozás

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIAUMA10" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIAUMA10", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja, hogy a hallgatók ismereteket szerezzenek a komplex automatizált rendszerek egyik nagy családjának, a robotirányításnak a területén használatos hardver és szoftver eszközökről, elsajátítsák a használatos irányítási algoritmusok és architektúrák főbb jellegzetességeit. Megismerkednek a robotok mozgását leíró modellekkel, irányítási architektúráikkal, a robotprogramozási nyelvek szerkezetével és tulajdonságaival (on-line és off-line robotprogramozás, az explicit robotprogramozási nyelvek osztályozása). Részletesen elemeznek egy robotprogramozási nyelvet (ARPS), majd áttekintik a robotprogramozás fejlődési irányait, az implicit programozást, egy szakértői rendszeren alapuló on-line programrendszer felépítését. A tantárgy két hat szabadságfokú általános célú szerelőrobot példáján keresztül szemlélteti a tanultakat. Betekint a mobil robotok világába, bemutatja szenzoraikat és irányításuk specialitásait.

8. A tantárgy részletes tematikája

Robotirányítási alapismeretek

Ebben a fejezetben megismerkedünk a robotok, mint komplex irányítandó objektumok főbb fajtáival, a robotgenerációkkal és a robottípusokkal. Áttekintjük a robotirányítás matematikai alapjait, a pályatervezés alapjául szolgáló direkt és az inverz geometriai transzformációt. Röviden elemezzük a robot kinematikáját és dinamikus modelljét, majd megismerkedünk a legfontosabb robotirányítási elvekkel és módszerekkel.

A Nokia-Puma 560-as robot irányító rendszere

Elemezzük a Nokia-Puma 560-as robot eredeti, decentralizált szervóhajtásokon alapuló irányító rendszerének felépítését. Külön kitérünk a robot karban található inkrementális érzékelők tulajdonságaira, a nagypontosságú pozíció és sebességszámítás lehetőségeire. A robot továbbfejlesztett irányítórendszerét a korszerűbb irányítási algoritmusok realizálhatósága szempontjából vizsgáljuk.

Robotprogramozási nyelvek

Megismerkedünk a robot programozási nyelvek tulajdonságaival. On-line, off-line programozás, explicit programozási nyelvek osztályozása. Kitekintés: a robotprogramozás fejlődési irányai, implicit programozás.Részletesen ismertetésre kerül a Nokia-Puma 560-as robot ARPS programnyele, utasításaival és azok tulajdonságaival. Áttekintjük az ARPS nyelvi bővítésének lehetőségeit hibrid pozíció-erő irányításhoz.

Digitális szabályozó algoritmusok

Megismerkedünk a robotokban alkalmazott digitális szabályozó algoritmusokkal (pozíció, sebesség, nyomaték szabályozó közök). Az elintegrálódás kiküszöbölése.

A Mitsubishi SV-3SDB ipari szerelőrobot

Áttekintjük egy másik korszerű, 6 szabadságfokú ipari szerelőrobot architektúrális felépítését, kompakt jelprocesszoros irányító- és betanító rendszerét, a robot programozásához szükséges nyelvi elemeket. Megismerkedünk a mai korszerű robotok szimulációs lehetőségeivel.

Mobil robotok

Mobil robotok legfontosabb ismertetőjegyei, osztályozásuk, irányításuk. Mobil robotok szenzorai, a tájékozódás legfontosabb kérdései és megoldásai. Egyszerűbb pályatervezési fogalmak. A mozgás végrehajtása: aktuátorok, szervóhajtások.

Gyakorlatok:

Mobil nyomkövető robot verseny feladatkiírása

Nokia-Puma 560 direkt/inverz geometriai feladat számítása

Inkrementális adó pozíció- és sebességszámításra

ARPS nyelvi elemek használata, programozási példák

Digitális szabályozók

Mobil robotok helyzet-meghatározási példái

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tantárgy anyaga előadásokon és gyakorlatokon kerül ismertetésre. Az előadások és a gyakorlatok az anyag ütemében váltogatják egymást, a gyakorlatokon példák és esettanulmányok formájában kerül elmélyítésre az előadásokon elhangzott elméleti tananyag.

10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban: egy zárthelyi

b. A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga

c. Elővizsga: igény szerint

Az aláírás megszerzésének feltétele a zárthelyi elfogadható (legalább elégséges szintű) megoldása. A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte.

11. Pótlási lehetőségek A zárthelyihez a TVSZ előírásai szerint mind a szorgalmi, mind a pótlási időszakban 1-1 pótlási lehetőséget biztosítunk.

12. Konzultációs lehetőségek

Órák előtt és után, továbbá a tanszéken, egyeztetés szerint

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Tevesz G.: Robotirányítás rendszertechnikája (Elektronikus jegyzet). BME AAIT, 2009.

Tevesz G.: Mikrokontroller alapú rendszerek (Elektronikus jegyzet). BME AAIT, 2008.

J. Borenstein - H.R. Everett - L. Feng: "Where Am I?" Sensors and Methods for Mobile Robot Positioning. The University of Michigan, 1996.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	42
Félévközi készülés órákra	14
Felkészülés zárthelyire	16
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés	48
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Tevesz Gábor	egyetemi docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

Egyéb megjegyzések A tantárgy angol neve: Robot Control Architectures