технический университет
Курс знакомит слушателей с основными видами звеньев механизмов, особенностями их взаимодействия и движения, а также преобразованием типов движений в зависимости от технологического процесса. На примере простых кинематических цепей будут объясняться возможности создания и соединения звеньев механизмов, используемых в манипуляторах, роботах и мехатронных системах.
В курсе рассматриваются: анализ механизмов – описание движения, кинематическое и динамическое исследование существующих и разрабатываемых механизмов, в том числе роботизированных, синтез механизмов – проектирование структуры и геометрии механизмов на основе заданных кинематических и динамических характеристик. Фундаментальные положения теории механизмов и машин представлены в виде конкретных простейших примеров структурирования, исследования и проектирования мехатронных систем.
В результате обучения слушатели курса приобретают знания структурного состава основных машин и механизмов, навыки классификации оборудования для возможности автоматизированной реструктуризации, овладеют основами построения схем робототехнических систем. Методы и способы оценки состояния и расчёта звеньев механизмов роботов базируются на положениях, рассматриваемых в курсах «Теоретическая механика», «Прикладная механика. Сопротивление материалов» и «Прикладная механика. Детали машин и основы проектирования».
Рассказываем о видах механизмов и роботах, об их составных частях, о формировании мехатронных систем, об условиях их анализа и расчёта. Знакомим с этапами исследования простейших механизмов для возможности проектирования роботизированных систем. Узнаете о видах соединений в механизмах роботов, о графическом и аналитическом методах структурирования и исследования их кинематических и динамических характеристик, о математическом аппарате для расчёта манипуляторов. Познакомитесь с методами использования автоматизированных систем моделирования (Mathcad Prime, KOMPAS) для возможности самостоятельного выполнения проектировочных задач.
Курс рассчитан на 10 недель. Недельная нагрузка обучающегося по курсу – 14–16 академических часов.
Еженедельные занятия включают:
- просмотр видеороликов лекций и практических занятий;
- изучение текстового материала лекций;
- тестирование по каждому разделу курса.
Завершается курс итоговым тестированием.
Курс базируется на объеме ранее изученного материала в курсах:
- «Теоретическая и прикладная механика»,
- «Теория механизмов и машин»,
- «Инженерная компьютерная графика»,
- «Информационное обеспечение проектно-конструкторских работ»,
- «Электротехника и электроника».
- Программа
- Результаты обучения
- Направления подготовки
Раздел 1.
Основные понятия теории механизмов и мехатронных систем
- 1.1 Основные понятия теории механизмов и машин. Общие сведения о механизмах
- 1.2 кинематические пары и их классификация. Схематическое изображение кинематических пар
- 1.3 Предпосылки развития мехатроники и робототехники
- 1.4 Понятие кинематической цепи. Представление механизмов и манипуляторов в виде кинематических цепей
- 1.5 Замена высших кинематических пар низшими парами
- 1.6 Структурная классификация плоских механизмов по Ассуру
- 1.7 Способы соединения элементов и передача движения в робототехнике
- Пз 1 – Представление механизмов и манипуляторов в виде кинематических цепей. Определение числа степеней свободы кинематической цепи. Структурный анализ механизмов
- Пз 2 – Структурный анализ механизма. Замена высших кинематических пар низшими
- 1.8 Общие сведения о робототехнике
Раздел 2.
Кинематический анализ механизмов и манипуляторов
- 2.1 Механика роботов. Задачи кинематики механизмов
- Пз 3 – построение плана положений механизма
- 2.2 Метод планов скоростей. Метод планов ускорений
- Пз 4 – План положений группы второго класса 1 вида
- Пз 5 – План скоростей группы второго класса 2 и 3 вида
- Пз 6 – План скоростей и ускорений группы второго класса 1 вида
- Пз 7 – План ускорений группы второго класса 2 и 3 вида
- 2.3 Матрицы поворотов
- 2.4 Однородные координаты и их использование для решения прямой и обратной задачи кинематики
- Пз 8 – Составление однородных матриц
- Пз 9 – Метод Денавита-Хартенберга
Раздел 3.
Динамика механизмов и мехатронных систем
- 3.1 Определение реакций в кинематических парах. Силовой расчёт механизмов по Бруевичу
- Пз 10 – Метод Бруевича, 1 вид
- Пз 11 – Метод Бруевича, 2 и 3 вид
- 3.2 Уравновешивание механизмов. Метод Жуковского
- Пз 12 – Определение уравновешивающей силы по методу Жуковского (1 вид)
- Пз 13 – Определение уравновешивающей силы или уравновешивающего момента по методу Жуковского (2 и 3 вид)
- Пз 14 – Определение кинетической и потенциальной энергии манипулятора
- 3.2 Трение в кинематических парах. Приведённый коэффициент трения
- 3.3 Уравнения Лагранжа второго рода
- 3.4 Приводы мехатронных систем
- Пз 15 – Анализ результатов моделирования манипулятора
обучающийся должен знать:
- – основные понятия теории механизмов и машин;
- – основные виды механизмов;
- – структурный анализ и синтез механизмов;
- – кинематический анализ и синтез механизмов; кинетостатический анализ механизмов;
- – динамику электро-, гидро-, пневмоприводов механизмов;
- – выбор типа привода;
- – типовые конструкции модулей движения и их составляющие;
- – матрицы поворотов при кинематическом анализе механизмов манипуляторов;
- – основные этапы и особенности конструирования модулей мехатронных систем;
- – типовые конструкции модулей движения и их составляющие;
- – расчетные схемы исполнительных механизмов;
- – назначение, принципы построения, устройство и область применения средств робототехники;
- – основные этапы и особенности конструирования мехатронных модулей;
обучающийся должен уметь:
- – определять число степеней свободы (подвижности) механизмов;
- – производить структурный анализ механизмов;
- – производить кинематический анализ механизмов;
- – производить силовой анализ механизмов;
- – производить расчёт механизма с учётом потерь на трение;
- – составлять уравнения для описания движения манипуляторов;
- – проводить анализ структурных и принципиальных схем приводов мехатронных и робототехнических систем;
- – предложить технически обоснованное решение задачи в области робототехники;
обучающийся должен владеть:
- – методами структурообразования механизмов, расчёта кинематических и динамических характеристик;
- – методами оценки принципов работы, технических характеристик;
- – конструктивных особенностей разрабатываемых мехатронных систем;
- – методиками расчёта типовых кинематических цепей механизмов;
- – навыками работы со средствами автоматизированного проектирования MathLAB и Компас;
- – методами проектирования, обеспечивающими разработку рациональных конструкций мехатронных модулей, исходя из заданных технических требований;
- – методами и инструментами компьютерного проектирования мехатронных модулей;
- – инженерными приёмами их проектирования; методами всестороннего анализа средств мехатроники и робототехники.
- 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника,
- 15.03.01 Машиностроение,
- 15.03.02 Технологические машины и оборудование,
- 18.03.02 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии,
- 21.03.01 Нефтегазовое дело,
- 28.03.02 Наноинженерия
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
Нефтегазовое образование
открытые онлайн-курсы