Mechatroninių ir robotinių sistemų mechanika (su kursiniu projektu)

Studijų dalyko aprašas

Pateikiama mechatroninių ir robotinių sistemų mechanikos apžvalga, apibūdinamos jų konstrukcinės savybės ir nubrėžiamos naudojimo ribos. Aptariama mechatroninių ir robotinių sistemų mechanikos struktūra, pateikiama jos dinaminių charakteristikų apžvalga ir praktiniai jų radimo pavyzdžiai. Studentai, numatytu tvarkaraštyje metu, privalo dalyvauti ne mažau kaip 75% pratybų ir atlikti ne mažau kaip 75% laboratorinių darbų.

Tikslas suteikti žinių apie mechatroninių ir robotinių sistemų mechaniką.

Numatomi studijų rezultatai: gebės suprasti mechatroninių sistemų mechaniką, perdavimo mechanizmus, sudaryti sistemos virpesių modulį bei lygtis, sistemos skaičiavimų metodus, pateikti reikiamas išvadas. Gebės parinkti mechatroninių sistemų mechaninius komponentus, pasirinkti tinkamus apskaičiavimui metodus, apskaičiuoti susidarančius sistemos virpesius, bei pakeisti komponentus siekiant palankiausio rezultato.

Dalyko apimtis - magistrantūros 9 kreditų studijų dalykas. 

Dalyko turinys

Paskaitų temos:

Mechatronikos sąvokos. Mechatroninių sistemų  funkcijos. Funkcijų padalinimas tarp mechanikos ir elektronikos. Mechatroninės sistemos įėjimo signalai, išėjimo signalai, valdymas

Judesio perdavimo mechanizmai, jų pagrindiniai tipai, charakteristikos: sukimosi judesio perdavimo mechanizmai, perdavimo mechanizmai, pakeičiantys sukamąjį judesį į slenkamąją, cikliniai judesio perdavimo mechanizmai. Vykdiklio parinkimas

Virpesių teorijos pagrindai. Svarbiausios sąvokos. Mechaninių virpesių tyrimo etapai

Dinaminiai modeliai. Laisvės laipsniai ir apibendrintosios koordinatės. Dinaminių modelių elementai: inerciniai elementai, tamprumo elementai ir jų jungimas, slopinimo elementai ir jų jungimas

Virpamųjų sistemų matematiniai modeliai. Virpesių lygčių sudarymas vieno laisvės laipsnio sistemai: D'Alambero principo taikymas, Lagranžo antrojo tipo lygties taikymas

Vieno laisvės laipsnio virpamosios sistemos nagrinėjimas. Laisvieji neslopinamieji virpesiai. Laisvieji slopinamieji virpesiai. Priverstiniai virpesiai: bendrasis žadinimas, harmoninis žadinimas. Tiesinių judėjimo lygčių sprendimas, esant priverstiniams virpesiams

Kompleksinės algebros naudojimas judėjimo lygčių sprendimui. Kompleksinių amplitudžių metodas. Operatorinis tiesinių diferencialinių lygčių sprendimo metodas

Mechanizmų perdavimo funkcijos. Kinematinė perdavimo funkcija. Mechanizmo dinaminė perdavimo funkcija. Dažninė perdavimo funkcija. Dažninės charakteristikos: amplitudinė-dažninė, fazinė-dažninė, amplitudinė-fazinė-dažninė

Daugelio laisvės laipsnių sistemų sprendimas. Savieji dažniai, savosios virpesių formos

Pramoninių robotų sudėtis, klasifikavimas. Roboto struktūros: grandžių tipai. Robotų manipuliatorių kinematinis projektavimas. Koordinačių sistemos. Metodai naudojami kinematiniams manipuliatorių skaičiavimams. Pagrindiniai uždaviniai sprendžiami robotų projektavime

Kinematinis robotų skaičiavimas, naudojant matricų metodą. Homogeninės transformacijos. Denavit-Hartenberg žymėjimas. Transformacijos matricos iš i-tosios koordinačių sistemos į i-1-ąją išvedimas. Tiesioginis kinematinis uždavinys pagal padėtis. Atvirkštinis kinematinis uždavinys. Greičių kinematinis skaičiavimas. Statinių jėgų manipuliatoriuje skaičiavimas.

Dinaminis roboto manipuliatoriaus modelis

Paprastų mechaninių-elektrinių sistemų modeliavimas

Pratybų temos:

Vieno laisvės laipsnio dinaminės sistemos dinaminio ir matematinio modelių

Daugelio laisvės laipsnių dinaminės sistemos dinaminio ir matematinio modelių sudarymas

Dinaminio modelio elementų verčių apskaičiavimas

Daugelio laipsnių dinaminės sistemos dinaminių charakteristikų skaičiavimai, naudojant programinį paketą, rezultatų analizė

Sėkmingai baigus studijų dalyką bus išduota Studijų pažyma, įskaitoma bet kurioje aukštojoje mokykloje.