Εισαγωγή στη Ρομποτική και τα Αυτόματα Συστήματα

Γενικά

• Κωδικός: Ρ102
• Εξάμηνο: 1o
• Επίπεδο Σπουδών: Μεταπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Κορμού
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά
• Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
• Μονάδες ECTS: 7.5

Περιεχόμενα μαθήματος

Αυτόματα Συστήματα:

• Βασικές αρχές συστημάτων ελέγχου και αυτοματισμών.

• Ανάλυση και σχεδίαση συστημάτων ελέγχου

• Εισαγωγή στο Control Toolbox του MATLAB

Ρομποτική:

• Εισαγωγή στην Ρομποτική, ορισμός βιομηχανικών ρομπότ, ιστορική εξέλιξη της ρομποτικής και εφαρμογές της

• Βαθμοί ελευθερίας, χώρος εργασίας, ακρίβεια κίνησης, επαναληψιμότητα, ταχύτητα κίνησης, μέγιστο φορτίο. • Βραχίονας, αρθρώσεις ρομπότ, εργαλεία, σύστημα ελέγχου και ελεγκτής, σταθμοί διδασκαλίας, ρομπότ καρτεσιανής-κυλινδρικής-σφαιρικής μορφής, ρομπότ τύπου SCARA, ρομπότ αρθρωτής μορφής.

• Κινηματική ανάλυση – ευθύ και αντίστροφο κινηματικό πρόβλημα, ομογενείς μετασχηματισμοί.

• Έλεγχος τροχιάς ρομποτικού βραχίονα.

• Έλεγχος και προγραμματισμός Ρομποτικών χειριστών

• Εφαρμογές ρομποτικής

• Εργαστηριακό σχέδιο μελέτης με τον ρομποτικό βραχίονα Kawasaki.

Μαθησιακοί Στόχοι

Το μάθημα αποσκοπεί στο να εισάγει τους φοιτητές στις βασικές έννοιες του Αυτομάτου Ελέγχου και της Ρομποτικής. Περιγράφονται οι βασικές έννοιες της Ρομποτικής, οι χωρικές περιγραφές της θέσης/προσανατολισμού ενός ρομπότ και οι περιστροφές. Παρουσιάζονται οι αρχές της κινηματικής ανάλυσης, τόσο για το ευθύ όσο και για το αντίστροφο κινηματικό πρόβλημα. Επίσης, παρουσιάζονται τεχνικές αυτομάτου ελέγχου και προγραμματισμού ρομποτικών χειριστών.

Το μάθημα περιέχει ένα εργαστηριακό σχέδιο μελέτης συστήματος αυτομάτου ελέγχου και ολοκληρώνεται με ένα εργαστηριακό σχέδιο μελέτης με βάση τον βιομηχανικού τύπου ρομποτικό βραχίονα Kawasaki.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/τριες θα είναι:

– εξοικειωμένοι με τα συστήματα αυτομάτου ελέγχου.

– σε θέση να μελετούν ένα φυσικό σύστημα με εργαλεία αυτομάτου ελέγχου

– σε θέση να σχεδιάζουν, να αναλύουν και να μελετούν ένα σύστημα με κλασσικές και σύγχρονες μεθόδους

– εξοικειωμένοι με τα σύγχρονα συστήματα ρομποτικής βιομηχανικής παραγωγής.

– σε θέση να αναγνωρίζουν τις απαιτήσεις μια παραγωγικής διαδικασίας και να επιλέγουν το κατάλληλο βιομηχανικό ρομπότ ώστε να βελτιώσουν τις μεθόδους παραγωγής

– σε θέση να αναπτύσσουν και να επιλύουν μαθηματικό μοντέλο τόσο για το ευθύ όσο και για το αντίστροφο πρόβλημα κινηματικής ανάλυσης ενός βιομηχανικού ρομπότ – σε θέση να βελτιώσουν το βαθμό αυτοματοποίησης μιας παραγωγικής διαδικασίας εισάγοντας τη χρήση βιομηχανικών ρομποτικών συστημάτων

– να είναι εξοικειωμένοι με τη χρήση και τον προγραμματισμό ενός ρομποτικού βραχίονα με χρήση teaching box, offline συστήματος ελέγχου ή με άμεση ανάπτυξη κώδικα.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

• Αυτόνομη και Ομαδική εργασία

• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Ανάπτυξη της ύλης στον πίνακα, πρόσωπο με πρόσωπο, παράλληλη σύγχρονη διδασκαλία μέσω της Ιδρυματικής πλατφόρμας ΖΟΟΜ, ασύγχρονη παρουσίαση της ύλης μέσω βιντεοσκοπημένου υλικού, Χρήση προσομοιωτή ρομποτικού βραχίονα

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

– Εμπορικό λογισμικό ή/και λογισμικό ανοικτού κώδικα

– Χρήση του Συστήματος Ηλεκτρονικής Εκπαίδευσης της Πανεπιστημιούπολης Σερρών (http://elearning.cm.ihu.gr/)

– Οπτικοακουστικό υλικό και πολυμεσικές εφαρμογές

– Επικοινωνία με τους φοιτητές μέσω e-mail, πλατφόρμας ΖΟΟΜ, πλατφόρμας slack

– Παρουσίαση εξειδικευμένου λογισμικού εικονικού εργαστηρίου.

– Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει τα Αυτόματα Συστήματα (κατά 25%) και τη Ρομποτική (κατά 75%).

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 25% από τον βαθμό της Εργασίας στα αυτόματα συστήματα και κατά 75% από την αντίστοιχη Εργασία στη ρομποτική.

1. Ο βαθμός της Εργασίας στα αυτόματα συστήματα διαμορφώνεται από την αναφορά που παραδίδεται, η οποία περιλαμβάνει:

– Επίλυση προβλημάτων αυτομάτου ελέγχου με τη βοήθεια του MATLAB

2. Ο βαθμός της Εργασίας στη ρομποτική διαμορφώνεται από την αναφορά που παραδίδεται και παρουσιάζεται, η οποία περιλαμβάνει:

– Επίλυση προβλήματος ρομποτικής σε κοινά δεδομένα

– Ανάπτυξη και επίλυση προβλήματος κινηματικής ρομποτικής σε ατομικά δεδομένα

– Ερωτήσεις σύντομης απάντησης

– Σύντομη παρουσίαση αναφοράς και αποτελεσμάτων

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. “Ανάλυση, Έλεγχος και Προγραμματισμός Ρομποτικών Χειριστών Σταθερής Βάσης”, Ιωάννης Μπούταλης, 978-960-93-7111-7, 2015, Αυτοέκδοση.

2. “Κινηματική, δυναμική και έλεγχος αρθρωτών βραχιόνων”, Δουλγέρη Ζωή, 978-960-218-502-5, 2007, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΙΤΙΚΗ ΑΕ.

3. “Εισαγωγή στη ρομποτική: Μηχανική και αυτόματος έλεγχος”, Craig John, 960-418-734-1, 2020, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε..