Министерство образования Республики Беларусь

Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь

по химико-технологическому образованию

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель Министра

образования Республики Беларусь

А. И. Жук

2010 г.

Регистрационный № ТД-_/тип.

РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания»

СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО

Заместитель председателя Начальник Управления высшего и концерна «Беллегпром» среднего специального образования А.В. Гуров Ю.И. Миксюк 2010 г. 2010 г.

Председатель Учебно-методического Ректор Государственного учреждения объединения вузов Республики образования «Республиканский Беларусь по химико- институт высшей школы»

технологическому образованию М.И. Демчук И.М. Жарский 2010 г.

2010 г.

Эксперт-нормоконтролер _ _ 2010 г.

Минск

СОСТАВИТЕЛЬ:

Буевич А.Э., доцент кафедры «Машины и аппараты легкой промышленности»

Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Петров О.А., старший преподаватель кафедры «Машины и аппараты химических и силикатных производств» Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук;

Смелков Д.В., заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств» Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент;

Раков В.А., директор ОАО «Научно-производственное опытноконструкторское бюро машиностроения», г. Витебск;

Серегин П.Н., технический директор СООО «Марко», г. Витебск.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой «Машины и аппараты легкой промышленности» Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»

(протокол № 7 от 16.03.2010 г.);

Научно-методическим советом Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»

(протокол № 7 от 17.03.2010 г.);

Секцией по специальности 1-36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания» Научно-методического совета по машинам и аппаратам химических, пищевых и текстильных производств Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по химикотехнологическому образованию (протокол № 1 от 16.03.2010 г.).

Ответственный за редакцию: Данилова И.А.

Ответственный за выпуск: Алексеева И.В.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Пояснительная записка………………………………………………………….. 2 Примерный тематический план ………………………………………………... 3 Содержание учебного материала………………………………….……………. 4 Информационно-методическая часть…………………………….………........

1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1 Актуальность изучения учебной дисциплины Курс «Робототехнические системы» - это динамически непрерывно развивающаяся во всем мире и в нашей стране технологическая дисциплина, которая сочетает изучение основных приемов и методов обслуживания и использования автоматического оборудования. Современные условия технологического производства вносят значительные изменения в технику и технологию, оказывают большое влияние на характер труда человека в условиях гибкого производства, повышают социальную и психологическую нагрузку. В последние годы в Республике Беларусь стало уделяться особое внимание вопросам эргономики рабочего места с учетом анатомических, физиологических и психологических характеристик человека. Эти вопросы начинают выделяться в самостоятельный раздел организации и экономики производства, который стал называться гуманизацией труда. При этом, под гуманизацией труда понимается не только широкий круг мероприятий, направленных на улучшение условий труда, исключение тяжелых, монотонных и вредных для здоровья операций, но и меры, способствующие привлекательности труда и его творческих составляющих. К таким мерам относятся организационные, позволяющие рабочим углублять обмен информацией на своих рабочих местах, участвовать в управлении технологическими процессами и др. Опыт показывает, что успех внедрения новых техники и технологий невозможен без роботизации производства и может быть достигнут только при надлежащем учете взаимодействия технологических, экономических, организационных и человеческих факторов в комплексе.

Решить все поставленные выше вопросы позволяет роботизация технологических процессов и производств. Кроме того, постоянный рост производительности труда, качества и конкурентоспособности требует внедрения в технологический процесс гибких автоматизированных производств с использованием робототехнических систем. Поэтому требуется подготовка специалистов, владеющих современными методами построения технологических процессов в легкой промышленности с использованием робототехнических систем, что позволит предприятиям увеличить номенклатуру и повысит конкурентоспособность выпускаемой продукции.

Программа разработана на основе компетентностного подхода, требований к формированию компетенций, сформулированных в образовательном стандарте ОСРБ 1-36 08 01-2008 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания».

Курс «Робототехнические системы» относится к циклу общепрофессиональных и специальных дисциплин, осваиваемых студентами специальности 1Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания».

Освоение дисциплины базируется на компетенциях, приобретенных ранее студентами при изучении дисциплин: «Теория механизмов и машин», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», «Технология машиностроения», а также отдельных разделов математики, физики и химии.

1.2 Цели и задачи учебной дисциплины Целью дисциплины «Робототехнические системы» является формирование знаний, умений и профессиональных компетенций по изучению методов автоматизации технологических процессов в легкой промышленности, а также развитие и закрепление академических, профессиональных и социальноличностных компетенций.

Основные задачи дисциплины: получение базовых знаний в области применения роботов в легкой и текстильной промышленности; изучение используемой в робототехнике терминологии, классификации промышленных роботов, исполнительных устройства роботов; изучение гибкой комплексной автоматизации производств легкой промышленности с использованием робототехнических комплексов; изучение основных принципов построения гибких автоматизированных производств.

1.3 Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен закрепить и развить следующие академические (АК) и социально-личностные (СЛК) компетенции, предусмотренные в образовательном стандарте ОСРБ 1-36 08 01 2008:

АК-1 – уметь работать самостоятельно и постоянно повышать свой профессиональный уровень;

АК-2 – уметь применять полученные базовые научно-теоретические знания для решения научных и практических задач в области создания и совершенствования инновационных технологий легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания;

АК-3– уметь осуществлять комплексный подход к решению проблем отрасли;

АК-4 – уметь создавать и использовать в своей деятельности объекты интеллектуальной собственности;

АК-5 – уметь грамотно оформлять различные документы и излагать результаты исследований;

АК-6 – уметь формулировать и выдвигать новые идеи.

СЛК-1 - быть способным к социальному взаимодействию;

СЛК-2 - обладать способностью к межличностным коммуникациям;

СЛК-3 - уметь работать в команде.

В результате изучения дисциплины студент должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК), предусмотренными образовательным стандартом ОСРБ 1-36 08 01 2008:

ПК-1 - оформлять документацию на приобретение нового технологического оборудования, организовать его доставку, установку, монтаж и эксплуатацию в соответствии с требованиями эксплуатационной документации;

ПК-2 - быть в курсе новейших достижений в области техники для легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания, регулярно посещать выставки оборудования, изучать техническую литературу, рекламные проспекты;

ПК-3 - оформлять отчетную документацию в вышестоящие органы о составе и состоянии технологического оборудования.

Для приобретения профессиональных компетенций ПК-1 - ПК-3 в результате изучения дисциплины студент должен - комплексную автоматизацию производственных процессов в легкой промышленности;

- назначение, области применения, основы устройства и функционирования, принципы построения и основные проблемы создания и внедрения промышленных роботов и робототехнических систем;

- использовать полученные знания при разработке и эксплуатации промышленных роботов и робототехнических систем.

Лабораторные занятия предусматривают закрепление у студентов теоретических знаний по эксплуатации робототехнических систем на предприятиях легкой промышленности.

1.4 Структура содержания учебной дисциплины Содержание дисциплины представлено в таком виде, который характеризуется относительно самостоятельными укрупненными дидактическими единицами содержания обучения. Содержание тем опирается на приобретенные ранее студентами компетенции при изучении естественнонаучных дисциплин «Физика», «Высшая математика», «Химия», общепрофессиональных и специальных дисциплин «Теория механизмов и машин», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», «Технология машиностроения», «Гидравлика и гидравлические машины».

1.5 Методы (технологии) обучения Основными методами (технологиями) обучения, отвечающими целям изучения дисциплины, являются:

- элементы проблемного обучения (проблемное изложение, вариативное изложение, частично-поисковый метод), реализуемые на лекционных занятиях;

- элементы учебно-исследовательской деятельности, реализация творческого подхода, реализуемые на лабораторных занятиях и при самостоятельной работе;

- проектные технологии, используемые при проектировании конкретного объекта, реализуемые при выполнении лабораторных работ по изучению робототехнических систем.

1.6 Организация самостоятельной работы студентов При изучении дисциплины используются следующие формы самостоятельной работы:

- контролируемая самостоятельная работа, в виде решения индивидуальных задач в аудитории во время проведения лабораторных занятий под контролем преподавателя в соответствии с расписанием;

- управляемая самостоятельная работа, в том числе в виде выполнения индивидуальных расчетных заданий с консультациями преподавателя;

- подготовка рефератов по индивидуальным темам, в том числе с использованием патентных материалов;

- подготовка и выполнение лабораторных работ по индивидуальным заданиям, в том числе разноуровневым заданиям.

1.7 Диагностика компетенций студента Для оценки учебных достижений студентов на зачете используются критерии, утвержденные Министерством образования Республики Беларусь.

Оценка промежуточных учебных достижений студентов осуществляется в соответствии с избранной кафедрой шкалой.

Для оценки достижений студентов используется следующий диагностический инструментарий:

- выступление студента на конференции по подготовленному реферату (АК-1, АК-3, АК-6, СЛК-1 - СЛК-3);

- проведение текущих контрольных опросов по отдельным темам (ПК-1 ПК-3);

- защита выполненных на лабораторных занятиях индивидуальных заданий (АК-3, СЛК-1, ПК-1, ПК-3);

- защита выполненных в рамках управляемой самостоятельной работы индивидуальных заданий (АК-1, АК-3, АК-6, СЛК-1, ПК-1 - ПК-3);

- защита лабораторных работ (АК-1 - АК-3, СЛК-1 – СЛК-3, ПК-1 - ПК-3);

- сдача зачетной работы по дисциплине (АК-1 - АК-6, СЛК-1 – СЛК-3, ПК-1 - ПК-3).

2 ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Дисциплина «Робототехнические системы» относится к циклу общепрофессиональных и специальных дисциплин образовательного стандарта ОСРБ 1Согласно учебному плану общая трудоемкость дисциплины составляет часа, что соответствует 2-м зачетным единицам.

Дисциплина является лабораторно-ориентированной, поэтому из общих 64 часов, отводимых на ее изучение, 18 часов составляют лекции, лабораторные занятия – 16 часов, самостоятельная работа – 30 часов. Оценка итоговых приобретенных компетенций производится при защите лабораторных работ и при выполнении зачетной работы.

Примерное распределение часов по темам представлено в таблице. Там же дан перечень компетенций, которые должны быть развиты или сформированы у студентов при освоении каждой темы.

Примерное распределение часов по темам № разделов Терминология и классифиAK-1, АК-3, кация промышленных робоСЛК- Основные понятия об объСЛК-1 – СЛК-3, Робототехнические комСЛК-1 – СЛК-3, Примеры применения проСЛК-2,

3 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

3.1 Разделы, темы и их содержание Раздел 1 Терминология и классификация промышленных роботов Тема 1.1 Основные определения и терминология в робототехнике Введение. Назначение и область применения роботов в легкой и текстильной промышленности. Промышленные роботы в системе комплексной автоматизации производственных процессов. История развития робототехники.

Цель и задачи курса. Основные определения и терминология в робототехнике:

робот, манипулятор, исполнительное устройство, схват, системы приводов, устройства управления, устройства и системы очувствления.

Тема 1.2 Классификация роботов и манипуляторов по назначению Автооператор, манипулятор с программным управлением, сбалансированный манипулятор, робот с управлением от ЭВМ.

Роботизированный модуль, роботизированный комплекс, участок, цех.

Структура роботизированного комплекса.

Раздел 2 Исполнительные устройства роботов Тема 2.1 Кинематические и конструктивные схемы манипуляционных устройств Понятие рабочей зоны и рабочего пространства. Виды кинематических схем манипуляторов в различных системах координат: цилиндрической, сферической, прямоугольной.

Тема 2.2 Особенности исполнения манипуляторов Особенности исполнения манипуляторов: напольное, портальное, подвесное. Манипуляционные механизмы антропометрического типа. Сбалансированные манипуляторы. Базовые модели роботов различного вида. Принципы агрегатно-модульного построения роботов. Способы размещения силовых агрегатов: в звеньях исполнительного механизма, в блоке приводов, комбинированное.

Тема 2.3 Общие характеристики роботов Захватные устройства. Понятие о грузоподъемности, точности позиционирования. Скорости перемещения схвата и отдельных звеньев робота.

Раздел 3 Основные понятия об объектах роботизации Тема 3.1 Роботизированные производства Дискретные и непрерывные производства. Основное и вспомогательное технологическое оборудование. Виды технологических процессов, требующих широкого использования роботов: вырубка, сборка, окраска, транспортировка заготовок и деталей, контрольно-измерительные операции.

Тема 3.2 Гибкие автоматизированные комплексы Специфика роботизации при различной серийности производства. Понятие гибкой комплексной автоматизации Раздел 4 Робототехнические комплексы Тема 4.1 Робототехнические комплексы Основные принципы построения робототехнических комплексов (РТК).

Структура робототехнических комплексов в основных и вспомогательных производствах обувных и швейных предприятий.

РТК раскроя обувных материалов, обработки деталей и узлов, сборки и т.д.

Раздел 5 Примеры применения промышленных роботов Тема 5.1 Области применения промышленных роботов и робототехнических комплексов Оценка целесообразности внедрения промышленных роботов (ПР). Роботизация процессов сборки, раскроя и транспортирования сырья и материалов.

Раздел 6 Технико-экономические и социальные аспекты робототехники Тема 6.1 Социальные и экономические особенности внедрения РТК и Исследования в области применения ПР. Особенности использования срока окупаемости в качестве критерия экономической эффективности. Анализ технико-экономических показателей внедрения РТК.

3.2 Примерный перечень лабораторных занятий 1. Промышленный робот с электромеханическими приводами.

2. Промышленный цикловой робот с пневмоприводом.

3. Промышленный робот с гидроприводом.

4. Системы управления промышленными роботами.

5. Разработка структурной схемы РТК.

4 ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Основная литература 1. Юревич, Е. И. Основы робототехники / Е. И. Юревич. – 2-е изд., перераб. и доп. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2007. – 416с., ил.

2. Робототехнические системы: лабораторный практикум для студентов спец. 36 08 01 "Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания" / УО "ВГТУ" ; сост.: А. Э. Буевич, А. А. Угольников, Д. Р. Амирханов. – Витебск, 2006. – 66с.

3. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы / В. Б.

Брагин, Ю. Г. Войлов, Ю. Д. Жаботинский и др.; / Под общ. ред. Е. П. Попова, В. В. Клюева. – Москва : Машиностроение, 1985. – 256 с.

4. Артемьев В.М. Локационные системы роботов : Справ. пособие. – Москва : Высш. шк., 1988. – 222 с.

4.2 Дополнительная литература 1. Капустин, Н. М. Автоматизация машиностроения: / Н. М. Капустин, Н.

П. Дьяконова, П. М. Кузнецов; / Под ред. Н. М.Капустина. – Москва :

Высш.шк., 2002. – 223 с.

2. А. Пью. Техническое зрение роботов. – Ленинград : Машиностроение, 1987. – 319 с.

3. А. Поф. Справочник по промышленной робототехнике. Т.1,2 – Москва :

Машиностроение, 1989. – 480 с.

4. Б. Хорн. Зрение роботов. – Москва : Мир, 1989. – 487 с.

5. Робототехника и ГАП. В 9 книгах. Кн 2. Приводы робототехнических систем : учебное пособие / Ж. П. Ахромеев – Москва : Высш. шк., 1986 – 175 с.

4.3 Компьютерные программы, электронные учебно-методические пособия Учебно-методический комплекс «Робототехнические системы», электронная библиотека кафедры «Машины и аппараты легкой промышленности»

Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет».