Фгос впо рабочая программа дисциплины рабочая программа дисциплины основы робототехники

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка	5
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ	7
СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ, СТРУКТУРИРОВАННОЕ ПО РАЗДЕЛАМ.	12
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ	113
5. Материально-техническое обеспечение дисциплины, ИНые сведения	14
Фонд оценочных средств для проведения ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине	1 14
7. ПРИЛОЖЕНИЯ	1 17

1. 
   ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
   

Дисциплина «Основы робототехники» относится к дисциплинам по выбору и изучается в восьмом семестре IV курса.

Трудоемкость дисциплины – 3 Z - 108 часов. Итоговый контроль - зачет

Дисциплина «Основы робототехники» базируется на входных компетенциях, полученных студентами в процессе освоения школьной программы среднего (полного) образования по информатике, а также - при изучении дисциплины «Информатика» на 1 курсе в 1 семестре, дисциплин «Компьютерное моделирование», «Информационные технологии», «Системный анализ» и др.

Дисциплина является одной из дисциплин по выбору и реализует цели подготовки специалистов к научно-исследовательской работе и творческой инновационной деятельности в области анализа и синтеза робототехнических систем и систем управления робототехническими модулями и системами, а также к научно-исследовательской работе в междисциплинарных областях путем модификации существующих или разработки новых методов и алгоритмов, исходя из задач конкретного исследования.

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

• 
  принципы действия и математического описания составных частей робототехнических систем (информационных, электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники);
  
• 
  основные законы естественнонаучных дисциплин;
  
• 
  сущность и значение информации в развитии современного информационного общества;
  

Уметь:

• 
  разрабатывать математические модели составных частей объектов профессиональной деятельности методами теории автоматического управления;
  
• 
  применять необходимые для построения моделей знания принципов действия и математического описания составных частей и робототехнических систем (информационных, электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники);
  
• 
  использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности;
  
• 
  применять методы математического анализа в профессиональной деятельности;
  

Владеть:

• 
  навыками проведения настройки и отладки макетов;
  
• 
  применения контрольно - измерительную аппаратуру для определения характеристик и параметров макетов;
  
• 
  навыки работы с компьютером как средством управления информацией.
  

Студент должен быть готов к получению теоретических знаний, а также приобретению необходимых практических навыков по использованию информационных технологий в своей профессиональной деятельности.
Полученные в процессе обучения знания и умения впоследствии будут использованы для прохождения производственной практики и дипломного проектирования и непосредственно в профессиональной деятельности.

Курс состоит из модулей, куда входят лекционные, практические занятия и самостоятельная работа студентов, выполнение конкретных индивидуальных заданий по данной дисциплине, завершается итоговым контролем в форме экзамена.

Для углубленного изучения данного курса в рамках учебно-исследовательской работы студентам предлагается подготовить реферат.

Лекционные занятия предназначены для теоретического осмысления и обобщения сложных разделов курса, которые освещаются, в основном, на проблемном уровне, в интерактивном режиме.

Практические занятия проводятся с целью закрепления и углубления теоретических знаний, полученных студентами на лекциях и в ходе самостоятельной работы, приобретения умений и формирование у студентов навыков использования компьютерных технологий и информационных ресурсов.

Самостоятельная работа является внеаудиторной и предназначена для самостоятельного ознакомления студента с определенными разделами курса по рекомендованным педагогом материалам и подготовки к выполнению индивидуальных заданий по курсу.

Текущий контроль проводится преподавателем в процессе проведения всех видов занятий.

Промежуточный контроль предназначен для практической комплексной оценки освоения разделов курса.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый и исследовательский.

Приемы обучения: работа с учебниками, изучение первоисточников, выполнение лабораторных и практических задач.

Таблица 1

Планируемые результаты обучения

Компетенция (содержание и обозначение в соответствии с ФГОС ВПО и ОПОП)	Конкретизированные цели освоения дисциплины
	знать	уметь	владеть
ПК-14 готовность к применению технологий формирования креативных способностей при подготовке рабочих	З.1. Эвристики	У.1 Применять эвристики в учебных задачах	В.1. приемами применения эвристик в профессионально ориентированных задачах
ПК-28 готовность к конструированию, эксплуатации и техническому обслуживанию учебно-технологической среды для практической подготовки рабочих	З.1 основные принципы построения робототехнических систем	У.1 создавать робототехнические системы	В.1. приемами создания и эксплуатации робототехнических систем
ПК-31: способность использовать передовые отраслевые технологии в процессе обучения рабочей профессии

ПРОВЕРЯЕМАЯ КОМПЕТЕНЦИЯ – ПК-28

2. 
   СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
   

Таблица 2

Разделы дисциплины, виды учебной деятельности очная форма обучения

Разделы	Лекции	ЛПР	СРС		Всего
Раздел 1. Принципы робототехники. Методы построения робототехнических устройств	4	4	12		20
Раздел 2. Промышленные роботы, основные понятия, классификация ПР Принципы построения промышленных роботов, их характеристики	10	10	12		32
Раздел 3: Приводы мехатронных устройств, роботов и вспомогательного оборудования. Прямая и обратная задачи кинематики манипуляторов	10	10	12		32
Раздел 4: Расчёт характеристик роботов Принципы и системы управления мехатронных и робототехнических устройств.	6	6	12		24
ВСЕГО	30	30		48	108 – 3Z, в том числе 8 часов контроль

Разделы дисциплины, виды учебной деятельности заочная форма обучения

Разделы	Лекции	ЛПР	СРС		Всего
Раздел 1. Принципы робототехники. Методы построения робототехнических устройств	1	2	24		27
Раздел 2. Промышленные роботы, основные понятия, классификация ПР Принципы построения промышленных роботов, их характеристики	1	2	24		27
Раздел 3: Приводы мехатронных устройств, роботов и вспомогательного оборудования. Прямая и обратная задачи кинематики манипуляторов	1	2	24		27
Раздел 4: Расчёт характеристик роботов Принципы и системы управления мехатронных и робототехнических устройств.	1	2	24		27
ВСЕГО	30	30		48	108 – 3Z, в том числе 4 часов контроль

Содержание дисциплины, структурированное по разделам (модулям).

Раздел 1. Введение.

Лекция 1-2. Предпосылки развития робототехники. Области применения робототехники и робототехнических систем. Преимущества робототехнических устройств и систем. Определения и терминология робототехники. Триединая сущность робототехнических систем. Факторы, обусловившие развитие РС. Тенденции изменения и ключевые требования мирового рынка в области РС.

Лабораторная работа №1: «Разработка принципиальной схемы РС».

Методическое обеспечение [1], [4], [3].

Паспорт оценочных средств по разделу
Код контролируемой компетенции (или её части)	Наименование оценочного средства
ПК-14. З.1.	Опрос
ПК-28: З.1; У.1, В.1	Выполнение практических заданий
ПК-31	Кейс-задача, собеседование

Раздел 2. Промышленные роботы, основные понятия, классификация ПР.

Лекция 3: Робототехника – новое комплексное научно-техническое направление в области автоматизации различных процессов. История развития робототехники. Роботы, традиционные, перспективные области их применения. Предметная область робототехники. Роботы, определение. Структурная схема робота. Кинематические схемы ПР. Системы координатных перемещений, рабочее пространство, рабочая зона ПР. Классификация промышленных роботов. Принципы построения ПР: агрегатный, агрегатно - модульный, модульный принципы построения. Номенклатура основных технических характеристик ПР, их определение, параметрические ряды этих характеристик.

Лекция 4: Промышленный робот, определение. Функциональная схема ПР. Структурная схема ПР. Поколения роботов. Роботы с программным управлением, адаптивные роботы, интеллектуальные роботы. Принципы построения промышленных роботов, их характеристики

Лабораторная работа №2 «Расчет отдельных элементов РС».

Методическое обеспечение [1], [4], [3].

Паспорт оценочных средств по разделу
Код контролируемой компетенции (или её части)	Наименование оценочного средства
ПК-14. З.1.	Опрос
ПК-28: З.1; У.1, В.1	Выполнение практических заданий
ПК-31	Кейс-задача, собеседование

Раздел 3: Приводы мехатронных устройств, роботов и вспомогательного оборудования.

Лекция 5: Приводы мехатронных устройств, роботов и вспомогательного оборудования.

Типы приводов, используемых в мехатронике и робототехнике, их сравнительный анализ. Пневмоприводы промышленных роботов, область их применения. Принцип действия поршневых пневмоприводов. Элементы схем управления пневмоприводов. Типовые принципиальные пневматические схемы приводов.

Лекция 6: Прямая и обратная задачи кинематики манипуляторов. Точностной расчёт манипулятора: постановка задачи. Расчёт погрешности позиционирования ПР модульного типа при отработке программных движений. Расчёт погрешности позиционирования ПР с управлением по степеням подвижности по положению. Определение допустимых погрешностей по степеням подвижности ПР с управлением по положению по заданной погрешности позиционирования объекта манипулирования.

Лабораторная работа №3 «Расчет привода и вспомогательного оборудования РС».

Методическое обеспечение [1], [4], [3].

Паспорт оценочных средств по разделу
Код контролируемой компетенции (или её части)	Наименование оценочного средства
ПК-14. З.1.	Опрос
ПК-28: З.1; У.1, В.1	Выполнение практических заданий
ПК-31	Кейс-задача, собеседование

Раздел 4: Расчёт характеристик роботов Принципы и системы управления мехатронных и робототехнических устройств.

Лекция 7: Точностной расчёт манипулятора: постановка задачи. Расчёт погрешности позиционирования ПР модульного типа при отработке программных движений. Расчёт погрешности позиционирования ПР с управлением по степеням подвижности по положению.

Лекция 8: Погрешности при расчете составляющих РС. Определение допустимых погрешностей по степеням подвижности ПР с управлением по положению по заданной погрешности позиционирования объекта манипулирования.

Лабораторная работа №4: «Определение погрешностей расчета РС, корректировка элементов РС»

Методическое обеспечение [1], [4], [3].

Паспорт оценочных средств по разделу
Код контролируемой компетенции (или её части)	Наименование оценочного средства
ПК-14. З.1.	Опрос
ПК-28: З.1; У.1, В.1	Выполнение практических заданий
ПК-31	Кейс-задача, собеседование

3. 
   СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНАМ, СТРУКТУРИРОВАННОЕ ПО РАЗДЕЛАМ.
   

Таблица 5

Самостоятельная работа по дисциплине

Раздел	Тема для самостоятельного изучения	Задание для самостоятельного выполнения студентом	Кол-во час о/з	Методическое обеспечение	Форма отчетности
Раздел 1. Принципы робототехники. Методы построения робототехнических устройств	Эволюция РС	Конспектирование, составление ментальных карт, схемы	12/24	Методические рекомендации по сам.работе	Конспект, карты, схемы
Раздел 2. Промышленные роботы, основные понятия, классификация ПР Принципы построения промышленных роботов, их характеристики	Обзор по возможностям ПР	Исследовательская работа по открытым интернет-ресурсам	12/24	Методические рекомендации по сам.работе	Тематический обзор
Раздел 3: Приводы мехатронных устройств, роботов и вспомогательного оборудования. Прямая и обратная задачи кинематики манипуляторов	Расчет кинематики манипулятора	Составление пошагового детализированного алгоритма и реализация примера	12/24	Методические рекомендации по сам.работе	Отчет
Раздел 4: Расчёт характеристик роботов Принципы и системы управления мехатронных и робототехнических устройств.	Расчет системы управления	Расчет	12/24	Методические рекомендации по сам.работе	Расчет

4. 
   УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИН:
   

Основная литература:

1. 
   Никитина Т.В. Образовательная робототехника как направление инженерно- технического творчества учащихся [ Текст ]:учебное пособие/Т.В. Никитина.- Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та,2014.
   
2. 
   Емельянова И.Е. Развитие конструкторских способностей детей дошколного возраста средствами робототехники [Текст]:учебно-методическое пособие/И Е. Емельянова, Ю.А. Максаева.-Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та,2014.
   

Дополнительная литература

3. Королев А. Л. Компьютерное моделирование технических систем:учеб.пособие для вузов/А.Л.Королев; Челяб.гос.пед.ун-т.-Челябинск:Изд-во Челяб.гос.пед. ун-та,2009.

4. Малафеев С. И. Надежность технических систем [Текст]:примеры и задачи: учебное пособие для вузов С.И. Малафеев, А.И. Копейкин.-Санкт-Петербург и др. Лань,2012.

Internet-источники
5. www.ict.edu.ru

6. www.vio.fio.ru/vio_site/default.htm

7. http://it-ebooks.ru/

8. www.intuit.ru

5. 
   Материально-техническое обеспечение дисциплины, ИНые сведения