Nazwa przedmiotu:
Podstawy Robotyki
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Mariusz Olszewski, prof. nzw. PW
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
POROB
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich – 18, w tym: • wykłady: 15 godz. • konsultacje: 3 godz. 2) Praca własna studenta –30 godz., w tym: • przygotowanie do kolokwiów:20 godz. • przygotowanie do wykładu: 10 godz. Razem: 48 godz. – 2punkty ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
0,5 punktu ECTS – 18 godz., w tym: • wykłady: 15 godz. • konsultacje: 3 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0 punktów ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstawowych zagadnień z zakresu podstaw automatyki, elektrotechniki i elektroniki oraz obsługi systemów komputerowych. Znajomość matematyki na poziomie wyższym.
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Zdobycie podstawowych umiejętności w zakresie budowy mechanizmów, sterowania, programowania i wykorzystania manipulatorów i robotów w inżynierii biomedycznej.
Treści kształcenia:
Podstawowa wiedza na temat robotyki i robotyzacji. Rozwój i stan obecny techniki robotyzacyjnej. Podziały robotyki jako dziedziny techniki i nauki. Potrzeby i bariery robotyzacji. Robotyzacja zadań produkcyjnych (roboty przemysłowe). Robotyzacja zadań lokomocyjnych (roboty mobilne). Robotyzacja zachowań człowieka (roboty humanoidalne). Perspektywy rozwoju techniki robotyzacyjnej. Model systemowy człowieka i maszyny manipulacyjnej. Modele systemowe narządów ruchu człowieka. Model reologiczny mięśnia izolowanego. Model strukturalno-funkcjonalny napędów mięśniowych kończyn. Systemowe ujęcie głównych układów człowieka uczestniczących w ruchu. Bioniczne modele systemowe maszyn manipulacyjnych. Budowa maszyn manipulacyjnych i ich efektorów. Rodzaje maszyn manipulacyjnych i ich konstrukcji. Manipulatory maszyn manipulacyjnych: mechanizmy kinematyczne, układy napędowe, układy przeniesienia ruchu. Urządzenia sterujące: sterowniki sprzętowe i programowe, sensory mechanizmu kinematycznego i środowiska, układy komunikacyjne. Związek efektorów z zadaniem maszyny manipulacyjnej. Efektory maszyn manipulacyjnych w inżynierii biomedycznej. Opis i realizacja zadań ruchowych mechanizmów maszyn manipulacyjnych. Geometria, kinematyka i kinetyka mechanizmów maszyn manipulacyjnych. Układy współrzędnych opisu zachowań ruchowych maszyn manipulacyjnych. Transformacje układów. Proste i odwrotne zadania opisu zachowań ruchowych i dynamicznych mechanizmów maszyn manipulacyjnych. Planowanie trajektorii ruchu efektora maszyny manipulacyjnej. Wyznaczenie współrzędnych maszynowych w zadaniu odwrotnym - problemy wieloznaczności położeń mechanizmu, dokładności określenia współrzędnych maszynowych i żądanej orientacji efektora (zadanie projektowe) Wybrane zagadnienia zastosowań maszyn manipulacyjnych w inżynierii biomedycznej. Podstawowe pojęcia z zakresu biomechanizmów i biomanipulatorów Modelowanie i budowa protez, ortotez, manipulatorów rehabilitacyjnych i teleoperatorów manipulacyjnych. Budowa teleoperatora chirurgicznego jako typowego przykładu bionicznej maszyny manipulacyjnej: sensory sterowania mechanizmem, mechanizm i napędy maszyny, efektory, sterowniki, środki komunikacji i oprogramowanie. Inne przykłady robotyzacji zadań medycznych.
Metody oceny:
Dwa kolokwia
Egzamin:
tak
Literatura:
Morecki A., Ekiel J., Fidelus K.: Cybernetyczne systemy ruchu kończyn i zwierząt I robotów, PWN, Warszawa 1979. Craig J. J.: Wprowadzenie do robotyki, Mechanika i sterowanie, WNT, Warszawa 1995. Heimann B., Gerth W., Popp K.: Mechatronika, Komponenty, metody, przykłady, PWN, Warszawa 2001. Morecki A. i in.: Podstawy robotyki, WNT (II wydanie), Warszawa 2002. Olszewski M. i in.: Mechatronika, REA, Warszawa 2002.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka POROB_W01
Zna budowę maszyn manipulacyjnych i ich efektorów.
Weryfikacja: Kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka POROB_U01
Potrafi opisać i zrealizować typowe ruchy mechanizmów maszyn manipulacyjnych.
Weryfikacja: Kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U18, K_U19
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka POROB_K01
Potrafi myśleć i działać racjonalnie, wykorzystując specyficzne metody automatyki
Weryfikacja: Ocena na podstawie pracy na stanowiskach laboratoryjnych i wyników realizacji zadań praktycznych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02, K_K07
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KR, P6U_K, I.P6S_KK