Nazwa modułu: Mechatroniczne systemy wykonawcze, sensoryczne i sterujące Rok akademicki: 2014/2015 Kod: RME-1-501-s Punkty ECTS: 14 Wydział: Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Kierunek: Mechatronika Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 5 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż, prof. AGH Petko Maciej (petko@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Karpiel Grzegorz (gkarpiel@agh.edu.pl) dr inż. Mańka Michał (mmanka@agh.edu.pl) dr hab. inż, prof. AGH Petko Maciej (petko@agh.edu.pl) dr inż. Martowicz Adam (adam.martowicz@agh.edu.pl) dr inż. Bochniak Wojciech (bochniak@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 ma podstawową wiedzę w zakresie istotnych parametrów czujników i ich wpływu na zastosowania w urządzeniach ME1A_W06 Egzamin, Kolokwium, Projekt M_W002 zna zasady działania wybranych czujników wielkości nieelektrycznych, w tym czujników MEMS, stosowanych w systemach ME1A_W06 Egzamin, Kolokwium, Projekt M_W003 orientuje się w obecnym stanie oraz najnowszych trendach rozwojowych czujników, napędów elektrycznych oraz elektroniki cyfrowej ME1A_W13 Egzamin M_W004 zna i rozumie metody pomiarowe podstawowych wielkości mechanicznych, elektrycznych i temperatury ME1A_W07 Egzamin, Kolokwium, Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych 1 / 8
M_W005 zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące przy pracy z napędami, czujnikami i układami elektronicznymi ME1A_W15 laboratoryjnych, Wykonanie projektu M_W006 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy, działania i oprogramowania systemów mikroprocesorowych ME1A_W10 Egzamin, Kolokwium, Projekt, Sprawozdanie M_W007 zna i rozumie metodykę projektowania prostych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych, zna komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji tych układów ME1A_W12 Kolokwium, Projekt, Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych M_W008 zna zasadę działania i charakterystyki wybranych napędów elektrycznych, pneumatycznych i niekonwencjonalnych ME1A_W04, ME1A_W06 Egzamin, Kolokwium, Sprawozdanie M_W009 zna i rozumie metodykę doboru napędów dla urządzeń, zna komputerowe narzędzia do wspomagania doboru napędów oraz symulacji napędów w urządzeniach ME1A_W12 laboratoryjnych, Projekt, Sprawozdanie M_W010 zna i rozumie budowę i działanie części sterującej serwonapędów ME1A_W09, ME1A_W06, ME1A_W10 Egzamin, Kolokwium Umiejętności M_U001 potrafi korzystać z katalogów baz danych, not aplikacyjnych i innych źródeł przy doborze napędów i czujników do urządzeń oraz przy projektowaniu układów elektronicznych ME1A_U01, ME1A_U13 Projekt M_U002 potrafi pracować indywidualnie i w zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac potrzebnych do terminowego wykonania projektu ME1A_U02 Projekt, Wykonanie projektu, laboratoryjnych, Zaangażowanie w pracę zespołu M_U003 Potrafi opracować dokumentację dotyczącą wykonanego projektu i eksperymentu, również w formie prezentacji, raportu, sprawozdania ME1A_U09, ME1A_U04, ME1A_U03 Projekt, Prezentacja, Sprawozdanie M_U004 potrafi korzystać z kart katalogowych, not aplikacyjnych, instrukcji obsługi oraz podobnych dokumentów w języku angielskim ME1A_U05 Projekt, Wykonanie projektu, laboratoryjnych 2 / 8
M_U005 potrafi, posługując się właściwie dobranymi narzędziami, zbudować model napędu elektrycznego, zidentyfikować eksperymentalnie jego parametry, dokonać syntezy układu sterowania i zweryfikować symulacyjnie parametry opracowanego ten sposób serwonapędu ME1A_U09, ME1A_U12, ME1A_U20, ME1A_U07, ME1A_U16, ME1A_U08 Sprawozdanie, Projekt M_U006 stosuje zasady bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pracy z napędami, czujnikami i układami elektronicznymi ME1A_U19 laboratoryjnych, Wykonanie projektu M_U007 potrafi właściwie dobrać napędy i czujniki do urządzeń przeznaczonych do różnych zastosowań, z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych i ekonomicznych ME1A_U12 Projekt M_U008 posługuje się językami programowania wysokiego poziomu do oprogramowania mikrokontrolerów lub mikroprocesorów sterujących w systemach ME1A_U14 Projekt, laboratoryjnych M_U009 potrafi zaprojektować, zbudować, uruchomić oraz przetestować prosty elektroniczny układ kombinacyjny i sekwencyjny ME1A_U20, ME1A_U17 Projekt Kompetencje społeczne M_K001 potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego projektu lub eksperymentu ME1A_K05 laboratoryjnych, Wykonanie projektu M_K002 ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane projekty i eksperymenty ME1A_K04 Wykonanie projektu, laboratoryjnych, Zaangażowanie w pracę zespołu Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um Zajęcia seminaryjne Zajęcia praktyczne Zajęcia terenowe Zajęcia warsztatowe Inne E-learning Wiedza 3 / 8
M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 M_W005 M_W006 M_W007 M_W008 M_W009 M_W010 Umiejętności ma podstawową wiedzę w zakresie istotnych parametrów czujników i ich wpływu na zastosowania w urządzeniach zna zasady działania wybranych czujników wielkości nieelektrycznych, w tym czujników MEMS, stosowanych w systemach orientuje się w obecnym stanie oraz najnowszych trendach rozwojowych czujników, napędów elektrycznych oraz elektroniki cyfrowej zna i rozumie metody pomiarowe podstawowych wielkości mechanicznych, elektrycznych i temperatury zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące przy pracy z napędami, czujnikami i układami elektronicznymi ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy, działania i oprogramowania systemów mikroprocesorowych zna i rozumie metodykę projektowania prostych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych, zna komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji tych układów zna zasadę działania i charakterystyki wybranych napędów elektrycznych, pneumatycznych i niekonwencjonalnych zna i rozumie metodykę doboru napędów dla urządzeń, zna komputerowe narzędzia do wspomagania doboru napędów oraz symulacji napędów w urządzeniach zna i rozumie budowę i działanie części sterującej serwonapędów - - + - - - - - - - - + - - + - - - - - - - + - - + - - - - - - - 4 / 8
M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 M_U005 M_U006 M_U007 M_U008 potrafi korzystać z katalogów baz danych, not aplikacyjnych i innych źródeł przy doborze napędów i czujników do urządzeń oraz przy projektowaniu układów elektronicznych potrafi pracować indywidualnie i w zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac potrzebnych do terminowego wykonania projektu Potrafi opracować dokumentację dotyczącą wykonanego projektu i eksperymentu, również w formie prezentacji, raportu, sprawozdania potrafi korzystać z kart katalogowych, not aplikacyjnych, instrukcji obsługi oraz podobnych dokumentów w języku angielskim potrafi, posługując się właściwie dobranymi narzędziami, zbudować model napędu elektrycznego, zidentyfikować eksperymentalnie jego parametry, dokonać syntezy układu sterowania i zweryfikować symulacyjnie parametry opracowanego ten sposób serwonapędu stosuje zasady bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pracy z napędami, czujnikami i układami elektronicznymi potrafi właściwie dobrać napędy i czujniki do urządzeń przeznaczonych do różnych zastosowań, z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych i ekonomicznych posługuje się językami programowania wysokiego poziomu do oprogramowania mikrokontrolerów lub mikroprocesorów sterujących w systemach - - - + - - - - - - - - - - + - - - - - - - 5 / 8
M_U009 potrafi zaprojektować, zbudować, uruchomić oraz przetestować prosty elektroniczny układ kombinacyjny i sekwencyjny Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego projektu lub eksperymentu ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane projekty i eksperymenty Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Stopnie mocy i sterowniki napędów Silniki prądu stałego Silniki prądu przemiennego Silniki krokowe i bezpośrednie Napędy pneumatyczne Napędy piezoelektryczne Układy kombinacyjne i sekwencyjne Pamięci półprzewodnikowe Mikroprocesory Systemy mikroprocesorowe (wbudowane) Oprogramowanie systemów mikroprocesorowych Podstwowe właściwości czujników, rola czujników w systemach Czujniki tensometryczne i enkodery Czujniki temperatury Inne czujniki wielkości nieelektrycznych Czujniki MEMS Ćwiczenia laboratoryjne Badanie prostych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych Sterowniki napędów elektrycznych Model silnika prądu stałego 6 / 8
Sterowanie napędem pneumatycznym za pomocą układu stycznikowo-przekaźnikowego Sprzętowe sterowanie silnikiem prądu stałego z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego Programowe sterowanie silnikiem krokowym za pomocą systemu wbudowanego Ćwiczenia projektowe Obwody elektryczne Synteza ukłądów kombinacyjnych Synteza układów sekwencyjnych Dobór silnika prądu stałego Dobór napędu bezpośredniego (liniowego) Dobór napędów i czujników do wybranego urządzenia lub systemu mechatronicznego Sposób obliczania oceny końcowej Średnia ważona wszystkich ocen z egzaminu, ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych Wymagania wstępne i dodatkowe Umiejętność rozwiązywania prostych obwodów RLC; Znajomość magnetyzmu i elektryczności; Znajomość metod pomiarowych podstawowych wielkości elektrycznych; Znajomość zasad działania podstawowych przyrządów półprzewodnikowych; Znajomość podstaw automatyki; Umiejętność projektowania prostych układów sterowania; Umiejętność pracy w pakietach Matlab/Simulink; Umiejętność programowania w języku C; Zalecana literatura i pomoce naukowe Literatura: 1. Janocha H. [red.]: Actuators: Basics and Applications, Springer, Berlin, 2004 2. Frank, R.: Understanding Smart Sensors. Artech House, Norwood, 2000 3. Weinheim: Sensors: a Comprehensive Survey. New York, 1989 4. Beeby S., Ensell G., Kraft M., White N.: MEMS Mechanical Sensors. Artech Hause, Norwood, 2004 5. Lisowski W. [red.]: Introduction to robotics, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2004 6. Smith R.J., Dorf R.C.: Circuits, devices and systems: a first course in electrical engineering, Wiley, Nowy Jork, 1992 7. Elementy i układy elektroniczne, Kuta S. [red.], Wyd. AGH, Kraków, 2000 8. Stallings W., Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego wydajność, WNT, Warszawa, 2004 9. Baranowski J., Kalinowski B., Nosal Z., Układy elektroniczne Część III Układy i systemy cyfrowe, WNT, Warszawa, 2006 10. Majewski W., Układy logiczne, WNT, Warszawa, 200311. Pomoce naukowe: przenośna pamięć masowa (pendrive) Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. Petko M., Wybrane metody projektowania mechatronicznego, Wyd. Nauk. Inst. Technologii Eksploatacji, Kraków; Radom 2008, ISBN 978-83-7204-709-0 2. Uhl T., Petko M., Karpiel G., Klepka A.: Real time estimation of modal parameters and their quality assessment, Shock and Vibration, vol. 15, no. 3,4, 2008, pp. 299-306 3. Petko M., Karpiel G.: Implementation of Control Algorithms in Field Programmable Gate Arrays. W: AIM2007: proceedings of the 2007 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, IEEE, Zurich 2007, ISBN: 1-4244-1264-1 7 / 8
4. Petko M., Karpiel G.: Mechatroniczne projektowanie robota równoległego do frezowania. W: Kubik J., Kurnik W., Nowacki W.K. (red.): I Kongres Mechaniki Polskiej: materiały kongresowe, Warszawa 2007 5. Petko M., Karpiel G., Implementation of Control Algorithm in System-on-a-Programmable-Chip, w: ICM 2006: IEEE 3rd International of Conference on Mechatronics: proceedings, IEEE, Budapest 2006, s. 306-311, ISBN: 1-4244-9713-4 6. Petko M., Karpiel G., Uhl T., Neural Control of a Parallel Robot Design and Implementation in FPGA, w: Mechatrinics 2006: 4th IFAC Symposium on Mechatronic Systems: Preprints, VDI, 2006, s.145-150 7. Petko M., Karpiel G., Hardware/Software Co-design of Control Algorithms, w: Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, IEEE 2006, pp. 2156-2161, ISBN: 1-4244-0466-5. 8. Petko M., Uhl T., Smart sensor for operational load measurement, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 26, 2 (2004) pp. 99 117 9. Petko M., Karpiel G., Controller for a prismatic robot link with friction design and implementation, w: Kaszyński R. [red.], Proceedings of the 9th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, vol.2, pp. 1027-1032, Wyd. Uczelniane Pol. Szcz., Szczecin, 2003, ISBN: 83-88764-77-2 10. Petko M., Karpiel G., Semi-Automatic Implementation of Control Algorithms in ASIC/FPGA, w: ETFA 2003: 2003 IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation: proceedings, vol. 1, pp. 427-433, IEEE, Lisbon, 2003, ISBN: 0-7803-7937-3 11. Petko M., Hardware fuzzy controller for the robot link with friction, w: Ruano, A. E. [red.], Intelligent Control Systems and Signal Processing 2003, Elsevier, 2003, s.167-172, ISBN: 0-08-044088-6 12. Acceleration of parallel robot kinematic calculations in FPGA / Maciej PETKO, Konrad GAC, Grzegorz KARPIEL, Grzegorz GÓRA // W: ICIT 2013 [Dokument elektroniczny] : 2013 IEEE International Conference on Industrial Technology : Cape Town, South Africa, 25 28 February 2013. Wersja do Windows. Dane tekstowe. [Piscataway : IEEE], cop. 2013. Dysk Flash. e-isbn: 978-1-4673-4568. S. 34 39 13. Trajectory tracking controller of the hybrid robot for milling / Maciej PETKO, Grzegorz KARPIEL, Konrad GAC, Grzegorz GÓRA, Konrad KOBUS, Janusz OCHOŃSKI // W: Mechatronics: Ideas for industrial applications [Dokument elektroniczny] : international conference : May 11 13, 2015 Gdańsk, Polska / Gdańsk University of Technology, PIAP. Wersja do Windows. Dane tekstowe. [Gdańsk: s. n.], [2015]. Dysk Flash. S. [1-10] Informacje dodatkowe Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie zaliczeń z ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Udział w ćwiczeniach projektowych Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Przygotowanie do zajęć Wykonanie projektu Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 75 godz 65 godz 60 godz 44 godz 1 godz 60 godz 50 godz 30 godz 385 godz 14 ECTS 8 / 8