Βιομηχανική Ρομποτική

ECTS: 
7.50
Περιγραφή Μαθήματος - Περιεχόμενο Μαθήματος: 

Συστήματα που χρησιμοποιούμε στις βιομηχανίες για την παραγωγή προϊόντων. Η θέση της ρομποτικής τεχνολογίας στην βιομηχανία και στα συστήματα παραγωγής. Παραδείγματα χρήσης ρομποτικών συστημάτων σε εργασίες που συναντώνται στην βιομηχανία (συγκολλήσεις, κατεργασίες λείανσης – κοπής, συναρμολόγηση, βαφή και παρουσίαση πλήθος άλλων εφαρμογών)
Βασικές έννοιες ρομποτικών βραχιόνων, βαθμοί κινητικότητας και βαθμοί ελευθερίας, βασικές ρομποτικές αρθρώσεις, ανοικτές-κλειστές κινηματικές αλυσίδες, ακρίβεια, επαναληψιμότητα και ωφέλιμο φορτίο στα βιομηχανικά ρομπότ. Είδη ρομπότ σταθερής βάσης, ταξινόμηση βραχιόνων βάσει της γεωμετρικής τους διαμόρφωσης, συσχετισμός των βιομηχανικών ρομπότ με τα συστήματα CAM. Διάφορα είδη ρομποτικής αρπάγης που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία

Καθώς οι αρθρωτοί βραχίονες αποτελούν μια αλυσίδα στερεών σωμάτων που κινούνται στον χώρο, οι βασικές έννοιες και τα μαθηματικά εργαλεία που απαιτούνται εισάγονται μέσα από την μελέτη της κινηματικής ενός στερεού σώματος. Γίνεται εισαγωγή στη θεωρία μετασχηματισμών (πλαίσια συντεταγμένων, ανύσματα θέσης, πίνακες στροφής, ομογενής μετασχηματισμός, παράμετροι στροφής, γωνίες Euler, γωνίες γύρω από σταθερούς άξονες, Equivalent angle-axis, σύνθεση ομογενών μετασχηματισμών).

Ευθεία κινηματική ανάλυση βιομηχανικού Βραχίονα (κινηματικές παράμετροι βραχίονα και κινηματικές εξισώσεις) . Αντίστροφη κινηματική ανάλυση ρομποτικού βραχίονα (Ύπαρξη λύσεων, χώρος εργασίας, και μέθοδοι επίλυσης του αντίστροφου κινηματικού προβλήματος) . Ιακωβιανή ρομποτικού βραχίονα. Σχεδίαση τροχιάς για ρομποτικούς βραχίονες με πολυωνυμικές συναρτήσεις. Γενική μορφή των δυναμικών εξισώσεων κίνησης ενός ρομποτικού βραχίονα. Χρήση αισθητηρίου δύναμης-ροπής σε βιομηχανικά ρομπότ και τρόπος μετάδοσης των δεδομένων του αισθητηρίου.

Αναφορά στις γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου που χρησιμοποιούνται στα βιομηχανικά ρομπότ. Παρουσίαση του βραχίονα SCARA E2C351S της Epson. Περιγραφή και εξοικείωση με τις συναρτήσεις ελέγχου του εικονικού μοντέλου του παραπάνω βραχίονα. Παραδείγματα χρήσης των εντολών για την συναρμολόγηση εξαρτημάτων και την αποφυγή εμποδίων από τον εικονικό βραχίονα SCARA. Ανάθεση εργαστηριακών ασκήσεων στους φοιτητές για τον προγραμματισμό του εικονικού βραχίονα σε διάφορες εργασίες συναρμολόγησης και σχεδίασης τροχιάς.

Μεθοδολογίες ελέγχου βιομηχανικών ρομπότ. Ανεξάρτητος έλεγχος των αρθρώσεων και μη-γραμμικός έλεγχος βραχιόνων. Σχήμα ελέγχου των αρθρώσεων που δέχεται ως είσοδο μια καρτεσιανή διαδρομή. Καρτεσιανό σχήμα ελέγχου. Ελεγκτής αντίστροφης, και ανάστροφης Ιακωβιανής. Η βασική ιδέα ενός προσαρμοστικού ελεγκτή βραχίονα. Έλεγχος δύναμης ρομποτικών βραχιόνων και βραχίονες με περιορισμένη κίνηση του άκρου τους.

Α' εξάμηνο
Β΄ Εξάμηνο (παλαιό πρόγραμμα)
Μαθησιακά Αποτελέσματα: 

Προσδόκιμο μαθησιακό αποτέλεσμα αποτελεί να έχει η ο φοιτητής το απαραίτητο υπόβαθρο, ώστε, εάν το επιθυμεί, να συνεχίσει την μελέτη του σε ποιό περίπλοκους ρομποτικούς μηχανισμούς και να αποκτήσει τα απαραίτητα εφόδια για να ξεκινήσει ερευνητική δραστηριότητα.

Γενικές Ικανότητες: 

Ο σκοπός του μαθήματος είναι και να δώσει στους μεταπτυχιακούς φοιτητές τις απαραίτητες γνώσεις και τα κατάλληλα μαθηματικά εργαλεία προκειμένου να μπορέσουν να κατανοήσουν σε βάθος την λειτουργία και τον τρόπο ελέγχου των βιομηχανικών ρομπότ. Επίσης να τους δώσει την δυνατότητα να ελέγξουν και να καθοδηγήσουν τόσο σε επίπεδο προσομοίωσης (βραχίονας SCARA E2C351S), όσο και σε πρακτικό επίπεδο ένα πραγματικό ρομποτικό βραχίονα (Mitsubishi RV 2A).

Οργάνωση Διδασκαλίας: 

Η εκπαιδευτική διαδικασία θα περιλαμβάνει 13 διαλέξεις κατά τις οποίες θα χρησιμοποιηθεί ο εξοπλισμός του τμήματος (προβολικό και φορητός Η/Υ) και το παρακάτω εκπαιδευτικό υλικό:

  1. Διαφάνειες παραδόσεων
     
  2. Επιπρόσθετες σημειώσεις
     
  3. Θέματα εργασιών για φοιτητές
     
  4. Επιπρόσθετη βιβλιογραφία
Αξιολόγηση Φοιτητών: 

Η αξιολόγηση των φοιτητών θα πραγματοποιηθεί με βάση τις γραπτές εξετάσεις στο τέλος του εξαμήνου, τις εργαστηριακές ασκήσεις και τις εργασίες που θα ανατεθούν στους φοιτητές κατά την διάρκεια του εξαμήνου.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία: 
  1. Mark W. Spong, M. Vidyasagar, ‘Robot Dynamics and Control’, John Wiley & Sons
     
  2. John J. Craig, ‘Εισαγωγή στη Ρομποτική, Μηχανική & Έλεγχος’, εκδώσεις Τζιώλα.

Δ/ντής Μεταπτυχιακού Προγράμματος:

Δρ. Σφακιωτάκης Μιχάλης
Τηλ: 2810-379237
e-mail: msfak@hmu.gr

Γραμματειακή Υποστήριξη:

Στεφανάκη Ελευθερία
Τηλ: 2810-379742
e-mail: amsar@hmu.gr  
Ώρες κοινού: Δευτέρα-Παρασκευή 12:00-14:00