l h f Z l b d Z»03,06-15 с доп и... · 2 Рабочая программа...

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НПИ) имени М.И. Платова»

УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по ОД ЮРГПУ(НПИ)

_____________ Е.М. Дьяконов

«____»________________ 2015 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Б1.Б.11 «Основы мехатроники и робототехники»

«15.03.06 Мехатроника и робототехника»

направленность: «Мехатроника»

Программа академического бакалавриата

Набор 2015 года

Факультет Электромеханический

Кафедра Мехатроника и гидропневмоавтоматика

Курс 1

Семестр 1

ИТОГО по дисциплине 5/180 (ЗЕ/час.)

(с учетом ЗЕ/час на экзамен)

Новочеркасск 2015 г.

2

Рабочая программа составлена на основании рабочего учебного плана, утвержденного Ученым советом ЮРГПУ(НПИ)

протоколом №11 от 27.05.2015 г.

Рабочую программу составил доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой МиГПА

ШОШИАШВИЛИ М.Э. (ученое звание, степень, должность, фамилия, инициалы)

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Мехатроника и гидропневмоавтоматика»

« 16 » июня 2015 г. Протокол № 12 .

Заведующий кафедрой / Шошиашвили М.Э. /

(подпись, фамилия, инициалы)

3

СОДЕРЖАНИЕ

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СТРУКТУРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ

ПРОГРАММЫ .................................................................................................................................. 4

2. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ) ..... 5

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПО СЕМЕСТРАМ .... 6

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИН (МОДУЛЯ) .......................................................................... 6

5. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ,

ТЕКУЩЕЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ................................ 9

6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) 19

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) ...................................................................................................... 19

4

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СТРУКТУРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ

ПРОГРАММЫ

Дисциплина «Основы мехатроники и робототехники» относится к дисциплинам

базовой части блока Б1 учебного плана и читается в первом семестре.

Цель преподавания дисциплины – ознакомлении студентов с новейшими принципами и

дальнейшим развитием автоматики и автоматизации технологических процессов, в том

числе в области машиностроения, в обеспечении целостного понимания студентами базовых

категорий и принципов мехатроники, формировании информационной и методологической

базы для изучения последующих дисциплин, связанных с мехатроникой и робототехникой, в

приобретении первейших практических навыков анализа и синтеза объектов мехатронного

типа.

Задачами дисциплины «Основы мехатроники и робототехники» являются:

− ознакомление с базовыми понятиями, историей становления и ключевыми факторами

развития мехатроники и робототехники;

− изучение принципов построения современных систем автоматического управления и

регулирования на основе мехатронного подхода;

− изучение современного состояния в области теории и практики разработки мехатронных

систем;

− изучение принципов действия основных элементов и составляющих мехатронных

модулей;

− изучение модульного принципа построения мехатронных систем;

− изучение современных принципов и интеллектуальных методов управления

мехатронными объектами;

− изучение областей эффективного применения мехатронных систем;

− показать преимущества мехатронного подхода к задачам проектирования автоматических

систем управления.

Связь с последующими дисциплинами (модулями), практиками, ВКР:

№

п/п

Наименование последующей дисциплины

(модуля), практик, ВКР Семестр

Шифр

компетенции последующей

дисциплины (модуля),

практик, ВКР

1 Теоретическая механика 3 ОПК-6; ПК-5, 6, 7, 10, 12

2 Прикладная механика 4 ОПК-6; ПК-5, 6, 7, 10, 12

3 Электротехника 4 ОПК-6; ПК-5, 6, 10, 12, 8, 1

4 Теория автоматического управления 4-5 ОПК-4, 6; ПК-1, 2, 3, 4, 5, 6,

7, 8

5 Электронные устройства мехатронных и

робототехнических систем 5

ОПК-4, 6; ПК-3, 5, 6, 7, 10,

12, 8, 1

6 Механика управляемых машин 5 ОПК-4, 6; ПК-5, 6, 7, 12

7 Детали мехатронных модулей, роботов и их

конструирование 5

ОПК-4, 6; ПК-3, 5, 6, 7, 10,

12, 8

8

Электрические и гидравлические приводы

мехатронных и робототехнических

устройств

6 ОПК-4, 6; ПК-1, 3, 4, 6, 7,

10, 12, 8, 13

9 Интеллектуальные робототехнические и

мехатронные системы 6 ОПК-6, 3; ПК-1, 6, 7

10 Манипуляционные системы 7 ОПК-6; ПК-5, 6, 7, 12

11 Моделирование и исследование

мехатронных систем 7

ОПК-4, 6; ПК-1, 2, 4, 6, 7,

13

12 Конструирование мехатронных модулей 7 ОПК-3, 5, 6; ПК-1, 4, 5, 6, 7,

5

8, 9, 10, 11, 12, 13, 2

13 Микропроцессорные системы управления

мехатронными модулями 8

ОПК-6; ПК-1, 2, 6, 7, 12, 13

14 Манипуляционные системы 7 ОПК-6; ПК-5, 6, 7, 12

15 Проектирование мехатронных систем 8 ОПК-3, 4, 5, 6; ПК-1, 4, 6, 7,

8, 9, 10, 11, 12, 13, 2

16 Электромеханические мехатронные

системы 8 ОПК-6; ПК-6, 7, 8, 9, 12

17 Научно-исследовательская работа 6 ПК-9, 8, 11, 12

2. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ)

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у обучаемого следующих

компетенций: ОПК-4, ПК-4, ПК-6, ПК-7, ПК-8

готовностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать

научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать

достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии в своей

профессиональной деятельности (ОПК-4);

способностью осуществлять анализ научно-технической информации,

обобщать отечественный и зарубежный опыт в области средств автоматизации

и управления, проводить патентный поиск (ПК-4);

способностью проводить вычислительные эксперименты с использованием

стандартных программных пакетов с целью исследования математических

моделей мехатронных и робототехнических систем (ПК-6);

готовностью участвовать в составлении аналитических обзоров и научно-

технических отчетов по результатам выполненной работы, в подготовке

публикаций по результатам исследований и разработок (ПК-7);

способностью внедрять результаты исследований и разработок и

организовывать защиту прав на объекты интеллектуальной собственности

(ПК-8).

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

способы конструктивного выполнения узлов и агрегатов мехатронных

устройств и систем;

принципы действия приводов мехатронного типа;

типы информационных устройств и структуру информационной и

очувствляющей систем;

современные методы построения управляющих систем;

сферы деятельности специалиста по мехатронике;

уровни развития и поколения мехатронных устройств;

социально-экономический эффект от применения мехатронных систем

управления.

Уметь:

ставить требования к проектированию технологических машин и объектов

машиностроения;

выявлять основные особенности технологических процессов с целью их

автоматизации на основе мехатронных принципов построения систем.

Владеть:

основами анализа и синтеза кинематических и иных механических структур;

первичными навыками интегрированного подхода к проектированию

управляемых машин с мехатронными системами управления;

6

первичными навыками применения различных подходов к проектированию

мехатронных узлов и модулей объектов машиностроения.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПО СЕМЕСТРАМ

№

семестра Виды учебных занятий

Всего

часов по

учебному

плану

Контактная работа Самостоятельная

работа аудиторная внеаудиторная

1

Лекции 36 36

Лабораторные работы 18 18

Практические занятия 18 18

СРС 54 3,8 50,2

СРС экзамен 54 0,35 53,65

ВСЕГО за 1 семестр 180 72 4,15 103,85

– промежуточная аттестация: экзамен.

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИН (МОДУЛЯ)

4.1. Контактная аудиторная работа

4.1.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах

ТЕМА 1. Основные понятия мехатроники и робототехники (4 часа);

ОПК-4, ПК-4.

Цель и задачи дисциплины. Его содержание. Место дисциплины в общей подготовке

бакалавров по направлению «Мехатроника и робототехника» и направленности подготовки

«Мехатроника».

Основные предпосылки развития мехатроники и робототехники. Области применения

мехатроннных и робототехнических систем.

Понятие мехатроники, как новой области науки и техники. Основные преимущества

мехатронных устройств и систем.

Основные составляющие мехатронной системы. Их взаимосвязь и особенность

взаимодействия.

Сущность мехатронного подхода в проектировании МС.

Литература раздел 7 [1, 3]

ТЕМА 2. Системы автоматического регулирования и управления.

Место мехатронной и робототехнической систем в автоматизации

технологических процессов (8 часов); ОПК-4, ПК-4, ПК-6, ПК-8.

Виды автоматизации: автоматические контроль, сигнализация, защита, управление.

Понятия АСУ, САР и САУ. Структура и состав САР. Ее функциональная схема.

Виды САР: по отклонению и возмущению, комбинированные САР. Примеры систем.

Качественные показатели САР (на примере переходных процессов): точность,

колебательность, быстродействие.

Назначение регулятора. Их виды и особенности.

Погрешности САР. Методы суммирования погрешностей.

Литература раздел 7 [1, 3, 5-6]

7

ТЕМА 3. Информационные устройства и системы мехатронных и

робототехнических систем. (6 часов); ОПК-4, ПК-4, ПК-8.

Понятие датчика и измерительного преобразователя. Структура датчика. Основные

характеристики датчиков: точность, чувствительность, инерционность, диапазон измерения.

Классификация датчиков и информационных устройств: параметрические и

генераторные, аналоговые и дискретные. Сенсоры.

Датчики перемещения, усилия, скорости (расхода). Импульсные датчики.

Потенциометрический датчик: назначение, схема, основные характеристики. Индуктивные

датчики перемещения: виды, схемы, основные характеристики. Тензометрические датчики:

схемы, основные характеристики.

Литература раздел 7 [1, 3, 4, 6]

ТЕМА 4. Приводы мехатронных и робототехнических систем (6 часов);

ОПК-4, ПК-4, ПК-8.

Электропривод мехатронной системы: состав, принципы работы. Виды электрических

двигателей для мехатронных систем: преимущества и недостатки, основные характеристики.

Автоматизированные электрические приводы, виды управления электроприводами.

Понятие гидравлической системы. Преимущества и недостатки гидравлического и

пневматического приводов перед электроприводом.

Основные элементы и их условное обозначение гидропривода: насосы и гидромоторы;

предохранительные и обратные клапаны, элементы «ИЛИ»; гидрозамки, фильтры,

гидропневмоаккумуляторы; гидрораспределители. Принципиальная схема гидропривода с

дроссельным регулированием. Принципиальная схема гидропривода с объемным

регулированием.

Схема и принцип работы двухкаскадного гидрораспределителя с пропорциональным

управлением (распределитель типа «сопло-заслонка»). Гидроприводы с дросселем на входе,

выходе и в параллели.


ТЕМА 5. Механические элементы и устройства мехатронных систем (6 часов);

ОПК-4, ПК-4, ПК-8.

Виды рычажных механизмов. Понятие кривошипа, шатуна, кулисы, коромысла.

Понятие степени подвижности, класса механизма, его маневренности.

Математическое описание простейших рычажных механизмов.

Понятие редуктора. Их виды. Передаточное число редуктора.

Передаточные механизмы. Механизмы для преобразования вращательного движения

в поступательное. Зависимость между поступательной и вращательной скоростями.

Приведение масс, моментов инерции, крутящих моментов и скоростей через

передаточное число редуктора (механизма).


ТЕМА 6. Основы робототехники (6 часов); ОПК-4, ПК-4, ПК-8.

Понятие робота и манипулятора. Классификация роботов по видам систем координат.

Виды систем управления роботами.

Понятие прямой и обратной задачи кинематики.

Кинематическая погрешность манипуляционной системы.

Литература раздел 7 [1, 3, 5]

8

4.1.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах.

Наименование тем занятий Количество

часов

Форма

контроля

Сроки

контроля

Номер

компетенции Литература

1. Изучение системы контроля

перемещения объекта. 2

Расчет,

задание До 10 15

октября

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7

7 [1, 2, 6,

9-11]

2. Изучение тензометрической

системы контроля. 2

Расчет,


октября

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7

7 [1-2, 5-6,

9-10]

3. Изучение динамических звеньев

систем управления. 4

Расчет,


октября

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7

7 [1,3, 5-6,

10]

4. Структурные схемы систем

управления. 4

Расчет,


ноября

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7

7 [2,4, 5-6,

10]

5. Определение степеней

подвижности и маневренности

манипуляционных систем.

2

Расчет,


декабря

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7

7 [1,3, 4,

5-6, 10]

6. Выбор и расчет электродвигателя

для мехатронных модулей

движения.

4

Расчет,


декабря

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7 7 [1-4, 6, 9]

4.1.3. Лабораторные работы, их наименование и объем в часах

Наименование тем занятий Количество

часов

Форма

контроля

Сроки

контроля

Номер

компетенции Литература

1. Изучение и исследование

реостатных датчиков перемещения. 2 Отчет До 10 15

октября

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7;

ПК-8

7 [1, 2, 6,

9-11]


фотоэлектрических

преобразователей. 2 Отчет

До 10 15

октября ОПК-4;

ПК-6; ПК-7;

ПК-8

7 [1, 2, 8]

3. Изучение и исследование работы

электрических машин с

самосинхронизацией 4 Отчет

До 10 15

ноября ОПК-4;

ПК-6; ПК-7 7 [1, 3, 4, 7]


электромагнитных элементов. 2 Отчет

До 10 15

ноября ОПК-4;

ПК-6; ПК-7 7 [1, 3-4, 7]

5. Изучение принципа действия

однотактного магнитного

усилителя. 4 Отчет

До 10 15

декабря ОПК-4;

ПК-4

ПК-6; ПК-7

7 [2, 4, 7]

6. Изучение устройства и принципа

работы энкодера. 4 Отчет

До 10 15

декабря

ОПК-4;

ПК-6; ПК-7,

ПК-8

7 [2, 11]

4.2. Самостоятельная работа студентов

СРС– темы и разделы тем для самостоятельного изучения, в том числе конспектирование –

50,2 ч.

№ Наименование тем Кол-во

часов

Номер

компетенции

Литература

1. Тема 1. Применение мехатронных и

робототехнических систем в различных областях 10

ОПК-4, ПК-4,

ПК-7.

7 [1, 3]

9

№ Наименование тем Кол-во

часов

Номер


Литература

техники, медицины, горного дела, строительства,

сельского хозяйства. 2. Тема 2. Регуляторы для мехатронных и

робототехнических систем. Системы подчиненного


6 ОПК-4, ПК-4,

ПК-7. 7 [1, 3, 5-6]

3. Тема 3. Лазерные системы контроля перемещения,

положения объекта, качества поверхности. 12

ОПК-4, ПК-4,

ПК-7. 7 [1, 3, 4, 6]

4. Тема 4. Шаговые электродвигатели, вентильно-

индукторных двигатели. 8

ОПК-4, ПК-4,

ПК-7. 7 [1, 2, 4-6]

5. Тема 6. Сведения о нейронах и искусственных

нейросетях. Применение нейронных сетей для

управления мехатронными системами.

Системы подчиненного управления. Контурные и

позиционные системы. Цикловые системы


14,2 ОПК-4, ПК-4,

ПК-7. 7 [1, 3, 5]

СРС экзамен – самостоятельная работа по подготовке к экзамену в период экзаменационной

сессии – 53,65 ч.

4.3. Контактная внеаудиторная работа

СРС – групповые консультации в течение семестра – 1,8 ч;

групповые консультации перед экзаменом – 2 ч;

СРС экзамен – сдача экзамена – 0,35 ч.

5. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ,

ТЕКУЩЕЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

5.1. Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения

образовательной программы

Номер


«ОПК-4»

Формулировка компетенции «готовностью собирать, обрабатывать,

анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по

тематике исследования, использовать достижения отечественной и

зарубежной науки, техники и технологии в своей профессиональной

деятельности»

Дисциплины, формирующие компетенцию в процессе освоения

образовательной

программы

Этап

формирования

(семестр)

Индекс Наименование

Б1.Б.11 Основы мехатроники и робототехники 1

Б1.Б.13 Электронные устройства мехатронных и

робототехнических систем

5

Б1.Б.14 Теория автоматического управления 4,5

Б1.Б.15 Детали мехатронных модулей, роботов и их

конструирование

5

Б1.Б.17 Программное обеспечение мехатронных и


7

Б1.Б.18 Электрические и гидравлические приводы

мехатронных и робототехнических устройств

6

Б1.В.ОД.11 Метрология, стандартизация и сертификация 4

Б1.В.ОД.12 Технология автоматизированного машиностроения и 3

10

приборостроения

Б1.В.ОД.13 Введение в профессиональную деятельность 1

Б1.В.ОД.14 Моделирование и исследование мехатронных систем 7

Б1.В.ОД.17 Проектирование мехатронных систем 8

Б1.В.ДВ.4.1 АСНИ и инжиниринг 7

Б1.В.ДВ.4.2 Международный инжиниринг 7

Б1.В.ДВ.7.1 Механика управляемых машин 5

Б1.В.ДВ.7.2 Организация взаимодействия человека с

техническими средствами

5

Номер


«ПК-4»

Формулировка компетенции «способностью осуществлять анализ научно-

технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в

области средств автоматизации и управления, проводить патентный поиск»



программы

Этап


(семестр)



Б1.Б.14 Теория автоматического управления 5



6

Б1.В.ОД.12 Технология автоматизированного машиностроения и


3



Б1.В.ОД.15 Конструирование мехатронных модулей 7


Б1.В.ОД.18 Компьютерное управление мехатронными системами 7

Номер


«ПК-6»

Формулировка компетенции « способностью проводить вычислительные

эксперименты с использованием стандартных программных пакетов с целью

исследования математических моделей мехатронных и робототехнических

систем»



программы

Этап


(семестр)



Б1.Б.12 Электротехника 4



5




5

Б1.Б.16 Микропроцессорная техника в мехатронике и

робототехнике

6



7



6

Б1.В.ОД.4 Теоретическая механика 3

Б1.В.ОД.5 Прикладная механика 4

Б1.В.ОД.6 Основы искусственного интеллекта и его техническая

имитация

5

11

Б1.В.ОД.7 Информационные технологии в робототехнике и

мехатронике

6

Б1.В.ОД.8 Дискретная математика и ее применение к решению

задач мехатроники и робототехники

5

Б1.В.ОД.10 Физические основы информационных устройств и

систем мехатроники и робототехники

6




3



Б1.В.ОД.16 Микропроцессорные системы управления

мехатронными модулями

7



Б1.В.ДВ.2.1 Численные методы решения задач мехатроники и

робототехники

4

Б1.В.ДВ.2.2 Теория информации и ее применение к решению задач

мехатроники и робототехники

4

Б1.В.ДВ.3.1 Специальные главы информатики 3

Б1.В.ДВ.3.2 Вычислительные системы и сети 3



Б1.В.ДВ.5.1 Основы гидроаэродинамики 2

Б1.В.ДВ.5.2 Механика жидкостей и газов 2

Б1.В.ДВ.6.1 Дистанционное управление робототехническими и

мехатронными системами

7

Б1.В.ДВ.6.2 Манипуляционные системы 7


Б1.В.ДВ.7.2 Организация взаимодействия человека с

техническими средствами

5

Б1.В.ДВ.8.1 Интегрированные системы управления 8

Б1.В.ДВ.8.2 Системы автоматизированного проектирования 8

Б1.В.ДВ.9.1 Интеллектуальные робототехнические и мехатронные

системы

6

Б1.В.ДВ.9.2 Методы нечеткой логики и нейросетевого управления 6

Б1.В.ДВ.10.1 Надежность и диагностика робототехнических и

мехатронных систем

6

Б1.В.ДВ.10.2 Управление техническим состоянием

робототехнических и мехатронных систем

6

Б1.В.ДВ.11.1 Применение мехатронных систем 8

Б1.В.ДВ.11.2 Электромеханические мехатронные системы 8

Б2.У.1 Вычислительная практика 2

Б2.П.1 Проектно-конструкторская практика 4

Б2.П.2 Преддипломная практика 8

Б3 Государственная итоговая аттестация 8

Номер


«ПК-7»

Формулировка компетенции « готовностью участвовать в составлении

аналитических обзоров и научно-технических отчетов по результатам

выполненной работы, в подготовке публикаций по результатам исследований

и разработок»



Этап


12

программы (семестр)





5




5



6



7



6

Б1.В.ОД.3 История и диалектика развития автоматики и

мехатроники

1

Б1.В.ОД.4 Теоретическая механика 3

Б1.В.ОД.5 Прикладная механика 4

Б1.В.ОД.6 Основы искусственного интеллекта и его техническая

имитация

5

Б1.В.ОД.7 Информационные технологии в робототехнике и

мехатронике

5

Б1.В.ОД.8 Дискретная математика и ее применение к решению

задач мехатроники и робототехники

4

Б1.В.ОД.9 Концепция современного естествознания

(Специальные главы физики)

4

Б1.В.ОД.10 Физические основы информационных устройств и

систем мехатроники и робототехники

6




3




Б1.В.ОД.16 Микропроцессорные системы управления

мехатронными модулями

7



Б1.В.ОД.19 Основы технологического предпринимательства 4

Б1.В.ДВ.1.1 Социально-психологические технологии

инклюзивного образования

2

Б1.В.ДВ.1.2 Основы деловых коммуникаций и этикета 2

Б1.В.ДВ.2.1 Численные методы решения задач мехатроники и

робототехники

4

Б1.В.ДВ.2.2 Теория информации и ее применение к решению задач

мехатроники и робототехники

4

Б1.В.ДВ.3.1 Специальные главы информатики 3

Б1.В.ДВ.3.2 Вычислительные системы и сети 3



Б1.В.ДВ.5.1 Основы гидроаэродинамики 2

Б1.В.ДВ.5.2 Механика жидкостей и газов 2

13

Б1.В.ДВ.6.1 Дистанционное управление робототехническими и

мехатронными системами

7

Б1.В.ДВ.6.2 Манипуляционные системы 7


Б1.В.ДВ.7.2 Организация взаимодействия человека с техническими

средствами

5

Б1.В.ДВ.8.1 Интегрированные системы управления 8

Б1.В.ДВ.8.2 Системы автоматизированного проектирования 8

Б1.В.ДВ.9.1 Интеллектуальные робототехнические и мехатронные

системы

6

Б1.В.ДВ.9.2 Методы нечеткой логики и нейросетевого управления 6

Б1.В.ДВ.10.1 Надежность и диагностика робототехнических и

мехатронных систем

6

Б1.В.ДВ.10.2 Управление техническим состоянием

робототехнических и мехатронных систем

6



Б2.У.1 Вычислительная практика 2



Б3 Государственная итоговая аттестация

Номер


«ПК-8»

Формулировка компетенции «способностью внедрять результаты

исследований и разработок и организовывать защиту прав на объекты

интеллектуальной собственности»



программы Этап формирования

(семестр) Индекс Наименование


Б1.Б.12 Электротехника 4



5




5



6



7


мехатронных и робототехнических устройств 5







Б2.Н.1 Научно-исследовательская работа 6

14

5.2. Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах

их формирования, описание шкал оценивания. Методические материалы,

определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта

деятельности, характеризующих этапы формирования компетенций.

Оценка сформированности компетенций в рамках промежуточной аттестации

проводится по экзаменационным билетам.

Экзаменационные билеты включают в себя вопросы для оценки знаний, умений и

навыков. Количество вопросов в экзаменационных билетах составляет 3-4 (в случае

проведения промежуточной аттестации в форме тестов количество вопросов в билетах

должно составлять до 10).

При текущей аттестации обучающихся оценка сформированности компетенций

осуществляется на занятиях:

– лекционного типа посредством собеседования с обучаемыми (опрос обучаемых), в

том числе по темам и (или) разделам тем, вынесенным для самостоятельного изучения

обучаемыми, доклада (сообщения);

– семинарского типа посредством собеседования по результатам защиты отчетов по

лабораторным работам и расчетных работ в ходе занятий.

Ном

ер к

ом

пет

енц

ии

Показатели оценивания компетенций

(знания и (или) умения и (или) навыки и (или) опыт

деятельности, формируемые данной компетенцией)

Критерии оценивания

компетенций на

различных этапах их


1-й

уровен

ь

«У

ЗН

АВ

АН

ИЕ

»

2-й

уровен

ь

«В

ОС

ПР

О-

ИЗ

ВЕ

ДЕ

НИ

Е»

3-й

уровен

ь

«П

РИ

МЕ

НЕ

НИ

Е»

ОПК-4 Знать:

способы конструктивного выполнения узлов и

агрегатов мехатронных устройств и систем;

принципы действия приводов мехатронного

типа;

типы информационных устройств и структуру

информационной и очувствляющей систем;

современные методы построения управляющих

систем;

сферы деятельности специалиста по

мехатронике;

уровни развития и поколения мехатронных

устройств;

социально-экономический эффект от применения

мехатронных систем управления.

Уметь:

выявлять основные особенности

технологических процессов с целью их

автоматизации на основе мехатронных

принципов построения систем.

Владеть:

основами анализа и синтеза кинематических и

+

+

+

15

иных механических структур;

первичными навыками интегрированного

подхода к проектированию управляемых машин

с мехатронными системами управления;

первичными навыками применения различных

подходов к проектированию мехатронных узлов

и модулей объектов машиностроения.

ПК-4

Знать:




типа;




систем;




устройств;



Уметь:

ставить требования к проектированию

технологических машин и объектов






Владеть:







+

+

+

ПК-6

Знать:




типа;




систем.

Уметь:






+

+

16



Владеть:









ПК-7

Знать:




типа;




систем;




устройств;



Уметь:








Владеть:









+

+

ПК-8

Знать:




типа;




систем;

+

+

17




устройств;



Уметь:








Владеть:









Шкала оценивания компетенций:

«отлично» – обучающийся правильно, четко, аргументировано и в полном объёме

изложил содержание теоретических экзаменационных вопросов, успешно выполнил и

защитил лабораторные работы, убедительно ответил на все дополнительные вопросы,

показал высокий уровень сформированных компетенций;

«хорошо» – обучающийся правильно, но недостаточно полно изложил содержание

теоретических экзаменационных вопросов, успешно выполнил и защитил лабораторные

работы, испытывал затруднения при ответе на дополнительные вопросы, показал

продвинутый уровень сформированных компетенций;

«удовлетворительно» – обучающийся изложил основные положения теоретических

экзаменационных вопросов, выполнил, но не убедительно защитил лабораторные работы,

испытывал серьезные затруднения при ответах на дополнительные вопросы, показал

пороговый уровень сформированных компетенций;

«неудовлетворительно» – обучающийся не справился с большинством

теоретических экзаменационных вопросов и (или) не справился с выполнением

практических заданий, выполнил, но не убедительно защитил лабораторные работы.

5.3. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценивания

знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующих этапы

формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.

Вопросы для оценивания знаний, умений и навыков:

Знания:

1. Основные предпосылки развития мехатроники и робототехники. Области применения

мехатроннных и робототехнических систем.

2. Понятие мехатроники, как новой области науки и техники. Основные преимущества

мехатронных устройств и систем.

18

3. Основные составляющие мехатронной системы. Их взаимосвязь и особенность

взаимодействия.

4. Сущность мехатронного подхода в проектировании МС.

5. Структура и состав САР. Ее функциональная схема.

6. Виды САР: по отклонению и возмущению, комбинированные САР. Привести

примеры.

7. Качественные показатели САР (на примере переходных процессов): точность,

колебательность, быстродействие.

8. Назначение регулятора. Их виды и особенности.

9. Структура датчика.

10. Понятие датчика и измерительного преобразователя.

11. Основные элементы и их условное обозначение гидропривода: насосы и

гидромоторы; предохранительные и обратные клапаны, элементы «ИЛИ»;

гидрозамки, фильтры, гидропневмоаккумуляторы; гидрораспределители.

12. Принципиальная схема гидропривода с дроссельным регулированием.

13. Принципиальная схема гидропривода с объемным регулированием.

14. Понятие степени подвижности, класса механизма, его маневренности.

15. Передаточные механизмы. Механизмы для преобразования вращательного движения

в поступательное; зависимость f .

16. Понятие робота и манипулятора.

17. Классификация роботов по видам систем координат.

18. Виды систем управления роботами.

19. Электромеханическое реле: назначение, обозначение, основные характеристики.

Умения:

20. Виды автоматизации: автоматические контроль, сигнализация, защита, управление.

21. Понятия АСУ, САР и САУ.

22. Погрешности САР. Методы суммирования погрешностей.

23. Классификация датчиков и информационных устройств: параметрические и

генераторные, аналоговые и дискретные.

24. Датчики перемещения.

25. Датчики усилия.

26. Датчики скорости (расхода).

27. Импульсные датчики.

28. Потенциометрический датчик: назначение, схема, основные характеристики.

29. Индуктивные датчики перемещения: виды, схемы, основные характеристики.

30. Тензометрические датчики: схемы, основные характеристики.

31. Электропривод мехатронной системы: состав, принципы работы.

32. Виды электрических двигателей для мехатронных систем: преимущества и

недостатки, основные характеристики.

33. Автоматизированные электрические приводы, виды управления электроприводами.

34. Понятие гидравлической системы. Преимущества и недостатки гидравлического и

пневматического приводов перед электроприводом.

35. Виды рычажных механизмов. Понятие кривошипа, шатуна, кулисы, коромысла.

36. Гидроприводы с дросселем на входе, выходе и в параллели.

37. Математическое описание простейшего кривошипно-ползунного механизма.

38. Понятие редуктора. Их виды. Передаточное число редуктора.

19

39. Приведение масс, моментов инерции, крутящих моментов и скоростей через

передаточное число редуктора (механизма).

40. Понятие прямой и обратной задачи кинематики. Привести примеры.

41. Кинематическая погрешность манипуляционной системы.

6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Процесс изучения дисциплины осуществляется за счет аудиторного фонда ЮРГПУ

(НПИ), оснащенного мультимедийным оборудованием, стендами и программным

обеспечением.

Лекционные занятия проводятся в аудиториях, оснащенных средствами

аудиовизуального представления информации.

Лабораторные (практические) работы проводятся в аудиториях 207, 218, 209 и 220

корпуса РТ, оснащенных персональными компьютерами (ауд. 218), средствами

аудиовизуального представления информации (ауд. 207) и дидактическим оборудованием

фирмы CAMOZZI (ауд. 209), стендами по изучению электроприводов (ауд. 220).

При использовании электронных изданий каждый обучающийся во время

самостоятельной подготовки обеспечен рабочим местом в компьютерном классе с выходом в

Интернет в соответствии с объемом изучаемой дисциплины. Время доступа в Интернет с

рабочих мест вуза для внеаудиторной работы составляет для каждого студента не менее двух

часов в неделю.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Основная

1. Юревич Е. И. Основы робототехники [Текст]: учеб. пособие для вузов / Юревич Е. И.;

2-е изд. - СПБ.: БХВ-Петербург,2005. - 416 с.

2. Шошиашвили М.Э., Шошиашвили И.С. Механика управляемых машин и мехатронных

систем [Электронный ресурс]: учебное пособие [для вузов]. 2-е изд., доп. Юж.-Рос.

гос. техн. ун-т (НПИ) – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. – 188 с.: доступ

http://lib.npi-tu.ru

Дополнительная

3. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение [Текст]: учеб. пособие для

вузов Серия: Для вузов/ М.: Машиностроение, 2006. – 256 с.

4. Элементы мехатроники [Текст]: учеб. пособие/ Глебов Н.А., Булгаков А. Г., Гераськин

Д. П.; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ(НПИ), 2006. –

128 с.

5. Шошиашвили М.Э., Круглова Т.Н. Проектирование робототехнических и

мехатронных систем. Ч.1. Проектирование роботов и робототехнических систем

[Электронный ресурс]: учеб. пособие [для вузов] / Шошиашвили М. Э.; Круглова Т.

Н.; ЮРГТУ(НПИ). – Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ(НПИ), 2012. – 190 с.: доступ


6. Шошиашвили М.Э., Круглова Т.Н. Проектирование робототехнических и

мехатронных систем. Ч.2. Проектирование мехатронных систем [Электронный

ресурс]: учеб. пособие [для вузов] /Шошиашвили М. Э.; Круглова Т. Н.;

ЮРГТУ(НПИ). – Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ(НПИ), 2012. – 214 с.: доступ


http://lib.npi-tu.ru/



20

Печатные и рукописные методические указания, рекомендации, инструкции по

изучению дисциплины (разработанные в ЮРГТУ(НПИ)) в том числе и электронные

К лабораторным занятиям

7. Круглова Т.Н. Основы мехатроники и робототехники: учебно-методическое пособие к

выполнению лабораторных работ/ Т.Н. Круглова; Юж-Рос. гос. техн. Ун-т (НПИ). –

Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2012.- 51 с.

8. Шошиашвили М.Э. Автоматизированное проектирование зубчатых передач для

мехатронных и робототехнических систем: Учеб.-метод. пособие / Юж.-Рос. гос. техн.

ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. – 24 с.

К практическим занятиям

9. Шошиашвили М.Э. Методические указания к проектированию и исследованию

мехатронных электрогидравлических модулей с вращательной кинематической парой

и гидравлическим приводом поступательного действия, ЮРГТУ (НПИ), 2010. – 46 с.

10. Шошиашвили М.Э. Методические указания к проведению практических занятий по

курсу «Проектирование мехатронных систем», ЮРГТУ, 2009. – 68 с.

11. Шошиашвили М.Э. Точность электрогидравлических мехатронных модулей движения.

Методические указания к проведению практических занятий, 2010 – 18 с.

Комплект лицензионного программного обеспечения:

1. Microsoft Windows 7,8,10 Enterprise, лицензия V4640039.

2. Антивирус Касперского Endpoint Security 10 Standart, лицензия 17E0160122123732623108

3. Microsoft Office 2010,2013,2016 Professional, лицензия V4640039.

Date post:	20-Sep-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

l h f Z l b d Z»03,06-15 с доп и... · 2 Рабочая программа...

Documents