IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI ÉS ROBOTINFORMATIKAI
FÔSZAKIRÁNY
TANTÁRGYLEÍRÁS
Érvényes: 1995-tôl
Kidolgozás dátuma: 1995. június 15.
| Tantárgy kódja | Szemeszter | Heti óraszám | Követelmény | Kreditpont | Nyelv | Hány féléves |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ? | 6 | 4ea | vizsga | 5 | magyar | 1 |
A tantárgy elôadója:
A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épül:
Kötelezô/ajánlott elôtanulmányi rend:
A tantárgy célkitûzése:
A tárgy célja, hogy összefoglalja a robotok irányításának azon elméleti alapjait, amelyek számos egyetem képzésében szerepelnek, és feltehetôen 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.
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 erô 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 derékszögû koordinátákban. Az orientáció hiba jellemzése. Gyorsulás irányítás (RMAC).
-Differenciálgeometriai módszerek alkalmazása. Lie-deriváltak. Nemlineáris rendszer visszavezetése lineárisra, nemlineáris szétcsatolással. Brunowsky-féle kanonikus alak.
VI. Erôirányítások
-Az irányítások osztályozása (merevség, csillapítás, impedencia, erô). Engedékenységi centrum és általánosított centroid. Implicit merevség és impedancia irányítás. Hibrid pozíció és erô 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.
A tantárgy oktatásának módja:
A tantárgy elôadásból áll, amelynek anyagába beillesztésre kerülnek az elméletet magyarázó gyakorlati példák és esettanulmányok.
Követelmények
Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom:
A tantárgytematikát kidolgozta: