Kinematika in dinamika robotov

Opis predmeta

Homogone transformacije diferencialnih premikov (odvod transformacije, diferencialna translacija in rotacija, transformacija diferencialnih premikov med koordinatnimi sistemi); Jacobijeva matrika za manipulator (izračun, geometrijska in analitična, inverzna, singularnost, redundantnost, psevdoinverzna J matrika); Statika (ekvivalentni momenti sklepa, transformacija sil in momentov, dualnost kinematike in statike, togost); Generiranje trajektorije (absolutni, inkrementalni interpolator, superpozicija z osnovnimi funkcijami, dinamični primitivi gibanja, metode AI za določitev parametrov). Lagrangeova dinamika togega manipulatorja (izračun, linearnost, zapis v zunanjih koordinatah); Newton-Euler dinamika (izpeljava ravnotežnih enačb, izračun kinematičnih veličin); Primeri.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 2. stopnja

Cilji in kompetence

(a) Spoznati teoretične osnove diferencialne kinematike, statike, Lagrange in Newton-Euler dinamike.

(b) Preveriti medsebojen vpliv veličin z omenjenih področij na realnih mehanizmih v laboratoriju.

(c) Dolgoročno: razumevanje podanih relacij in njihova uporaba

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, laboratorijsko delo v manjših skupinah. Praktične vaje potekajo na večjem številu sodobnih industrijskih in drugih robotov. Študenti imajo na voljo skripta z zgoščeno vsebino predmeta. Vabljeni so gostujoči predavatelji iz slovenske industrije.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

– opisati teoretične osnove diferencialne kinematike, statike, Lagrange in Newton-Euler dinamike,

– razviti zmerno kompleksne dinamične modele mehanizmov samostojno in bolj kompleksne s pomočjo ustreznih računalniških orodij,

– definirati robotske trajektorije na klasičen način ter razumeti zapise trajektorij z dinamičnimi primitivi gibanja,

– uporabiti relacije diferencialne kinematike, statike in dinamike v robotiki, robotskem vidu, navideznih okoljih,

– izvesti simulacije diferencialne kinematike, statike in dinamike,

– preveriti medsebojen vpliv veličin na realnih mehanizmih v laboratoriju,

– pojasniti medsebojni vpliv diferencialne kinematike, statike in dinamike.

Temeljni viri in literatura

M. Munih: Diferencialna kinematika, statika in generiranje trajektorije, Založba FE in FRI, 2005.
L. Sciavicco, B. Siciliano: Robotics: Modelling, Planning and Control, Springer, 2009.
H. Choset, K. M. Lynch, S. Hutchinson, G. Kantor, W. Burgard, L. E. Kavraki, S. Thrun: Principles of robot motion, MIT Press, 2005.
K. M. Lynch, F.C. Park: Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control, Cambridge University Press, 2017.
A. Ijspeert, J. Nakanishi, H. Hoffmann, P. Pastor, S. Schaal, Dynamical movement primitives: Learning attractor models for motor primitives, Neural Computation 25(2), 2013.