Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Robotok irányítása

    A tantárgy angol neve: Control of Robots

    Adatlap utolsó módosítása: 2006. július 1.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2015. január 31.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Műszaki Informatika Szak

    Intelligens robotok Alfa szakirány

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIFO4213 7. 4/0/0/v 5 1/1
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Lantos Béla,
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Lantos Béla

    egyetemi tanár

    Ir. technika és Informatika

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Jelek és rendszerek

    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:

    Jelek és rendszerek

    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy célja, hogy összefoglalja a robotok irányításának azon elméleti alapjait, amelyek számos egyetem képzésében szerepelnek, és feltehetően még hosszú ideig hatni fognak a robotok irányításának elméletére és gyakorlatára. A tárgy szemléletbeli és algoritmikus alapokat nyújt a robotintelligencia és robotirányító rendszerek különféle részterületei számára.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    I. Robot kinematika: geometria

    -Az automatizált gyártórendszerek áttekintése. Robotikai alapfogalmak (irányított mechanizmus, pálya, feladat, végeffektor, PTP és CP irányítás).

    -Lineáris transzformációk. Elemi forgatások, Rodrigues-képlet, az orientáció jellemzése Euler- és RPY-szögekkel. Homogén transzformáció.

    -Nyíltláncú, merev robot. Robot transzformációs gráf. Denavit-Hartenberg alak. Robot karok (Stanford, PUMA-560, SCARA) és kezek (Euler, RPY) Denavit-Hartenberg alakja.

    -Direkt geomatriai feladat. Az inverz geometriai feladat megoldási módszerei (dekompozíció, egyváltozós egyenletek leválasztása).

    II. Robot kinematika: differenciális mozgás

    -Robot differenciális mozgása, Jacobi-mátrix. Az inverz kinematikai probléma megoldása dekompozícióval. Parciális sebesség és szögsebesség kapcsolata a robot Jacobi-mátrixával. Pozíció, sebesség és gyorsulás algoritmus. Redundáns robotok. A kinematikai mennyiségek rekurzív számítása. Statikus erő és nyomaték transzformálása.

    III. A robot dinamikus modellje

    -Inerciamátrix és transzformációja. Lagrange- és Appel-egyenletek. A dinamikus modell rekurzív számítása. A mozgásegyenletek generálása szimbolikus alakban (computer algebra).

    IV. Pályatervezés

    -A pályatervezés tipikus sémája. Pályatervezés egy skalár változóban. Pályatervezés csuklóváltozóban és térben. Pályatervezés mozgó objektum esetén.

    V. A robot szabadmozgásának irányítása

    -A robot és a beavatkozó szerv (motorok, áttételek) együttes modellje. Decentralizált csuklóhajtások tervezése. Az áram- és fordulatszámszabályozások analóg (PI) és a pozíciószabályozás digitális (PIDE) szabályozóinak tervezése. A követési tulajdonságok javítása, a teher feedforward kompenzációja.

    -Hierarchikus irányítások. A kiszámított nyomaték módszere. Változó struktúrájú csúszó szabályozás (sliding control) tervezés (SISO, robot). Irányítás közvetlenül derékszögű koordinátákban. Az orientáció hiba jellemzése. Gyorsulás irányítás (RMAC).

    -Differenciálgeometriai módszerek alkalmazása. Lie-deriváltak. Nemlineáris rendszer visszavezetése lineárisra, nemlineáris szétcsatolással. Brunowsky-féle kanonikus alak.

    VI. Erőirányítások

    -Az irányítások osztályozása (merevség, csillapítás, impedencia, erő). Engedékenységi centrum és általánosított centroid. Implicit merevség és impedancia irányítás. Hibrid pozíció és erő irányítás (operációs tér módszer), feladat specifikáció és a korlátozott mozgás irányítása. Redundáns robot irányítása. Szinguláris konfigurációk.

    VII. Adaptív robotirányítások

    -A szabadmozgás modellreferenciás adaptív irányítása. Önhangoló adaptív irányítás csuklóváltozóban és térben. Slotine és Ho módszere (szabad és korlátozott mozgás).

    VIII. A robotok irányításának real-time aspektusai

    -A feladat komplexitása. Taskok elosztása és koordinálása. A párhuzamos jelfeldolgozás irányítási architektúrái.

    -A geometriai modell és a pályatervezés alkalmazási kérdései. A mozgásutasítások megvalósításának elve.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    A tantárgy előadásból áll, amelynek anyagába beillesztésre kerülnek az elméletet magyarázó gyakorlati példák és esettanulmányok.

    10. Követelmények

    A félév lezárásának módja: vizsga. Korábban megszerzett félévvégi aláírás legkorábban 1996-tól fogadható el.

    a) A szorgalmi időszakban:

    - 1 HF, vizsgába beszámít. A HF a vizsgaidőszakban nem pótolható.

    Az aláírás és a vizsgára bocsátás feltétele: eredményes HF.

    b)A vizsgaidőszakban:

    - a vizsga írásbeli

    - a vizsgajegybe a HF 10 %- súllyal számít be.

    - a tárgyhoz tartozó kreditpontok megszerzésének feltétele az aláírás és a sikeres vizsga.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    - Lantos B.: "Robotok irányítása". Akadémiai Kiadó, 1991.

    - Paul, R. P.: "Robot manipulators: mathematics, programming and control". MIT Press, 1982.

    - Asada, H. - Slotine, J.J.E.: "Robot analysis and control". Wiley, 1986.

    - Spong, M.W. - Widyasagar, M.: "Robot dynamics and control". Wiley, 1989.

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Lantos Béla

    egyetemi tanár

    Irányítástechnika és Informatika