DIT - Osnove robotike

Osnovni pojmovi o robotima i robotici, Asimov-ljevi zakoni robotike, klasifikacija i primjena robota. Pozicije i stupnjevi slobode gibanja robota. Konverzija iz Joint u Kartezijev koordinatni sustav i obrnuto. Direktni i invezni problem robotike. Kinematička analiza robota po Denavit-Hartenbergovom analitičkom pristupu. Dinamička analiza robota na bazi Newton-Eulerove i Lagrangeove metode. Upravljanje robotima.
Smisao robotskog vida. Model i kalibriranje kamere. Detekcija rubova i kutnih točki. Hughova transformacija. Prepoznavanje dvodimenzionalnih i trodimenzionalnih objekata. Stereo vizija. Određivanje položaja kamere. Trodimenzionalna rekonstrukcija scene. Nesigurnost mjerenja primjenom računalnog vida. Izgradnja karte radnog prostora na temelju rezultata dobivenih robotskim vidom. Računalni vid i strojno učenje - industrijske primjene.
Programiranje u robotici. Na vježbama će se raditi na robotima Scorbot ER-4U i robotskim programu Scorbase.

Osposobiti studenta za razumijevanje robotskih sustava.

1. Identificirati osnovne pojmove i zakone robotike, objasniti stupnjeve slobode, robotski vid, detekciju rubova i prepoznavanje objekata.
2. Analizirati kinematiku i dinamiku robota.
3. Organizirati rad s kamerom, odrediti položaj kamere i rekonstruirati scenu.
4. Usporediti programiranja robota

Kolegij pruža temeljna znanja za izgradnju kinematičkog i dinamičkog modela industrijskog robota te upravljanje industrijskim robotima. Temeljna znanja iz primjene senzorskih sustava u upravljanju robotom. Temeljna znanja iz mobilne robotike. Upoznavanje s računalnim vidom i njegovom primjenom u robotici.

1. Nikitović, M.: Osnove robotike-interna skripta, VSITE, 2015.
2. Kovačić, Z.; Bogdan, S.; Krajči, V.: Osnove robotike, Graphis Zagreb, 2002.

1. Dolečak, V.; Karabegović, I.: Robotika, Univerzitetska knjiga, Bihać, 2002.

1. Uvod u robotiku. Važnost robotike. Definicije i generacije robota.
2. Podjela robotskih sustava. Funkcionalna struktura industrijskog robota.
3. Kinematički lanci. Struktura industrijskog robota s aspekta lanca. Minimalna konfiguracija robota. Radni prostor robota. Dohvat i hod robota.
4. Kinematička analiza robota. Pojam vanjskih i unutarnjih koordinata. Rješevanje direktnog kinematičkog problema. Homogene transformacije. Opća teoretska postavka inverzne kinematike.
5. Analitičko rješenje inverznog kinematičkog problema. Dinamička analiza robota. Senzori u robotici. Senzori unutarnjeg stanja.
6. Senzori unutarnjeg stanja. Senzori vanjskog stanja (dodirni, niz-matrica, klizanja).
7. Senzori vanjskog stanja (elektromagnetski indukcioni, kapacitivni dodirni, sile i momenta).
8. Šestkomponentni senzori sile. Senzori blizine (induktivni, kapacitivni, optički). Senzori vizije.
9. Struktura senzora vizije. CCD poluvodičke kamere. 3D senzori vizije. Prigoni-općenito.
10. Pneumatski prigon. Hidraulički prigon. Hidraulički cilindri.
11. Zakretni motori. Razvodnici. Servoventili. Električni prigon.
12. Elektromotori. Koračni motori. Harmonični prigon.Upravljanje robotima.
13. Osnovni koncept upravljanja robotom. Tipovi regulatora. Linearni sustavi drugog reda. Nelinearni sustavi.
14. Lyapunova metoda ispitivanja stabilnosti nelinearnih sustava. Problem upravljanja. Nemodelirana fleksibilnost upravljanja.
15. Upravljanje u prostoru zglobova. Računalni vid i strojno učenje - industrijske primjene. Programiranje robota. Tipovi upravljanja. Robotski jezici.

1. Uvod u vježbe iz Robotike Definirati pravila ponašanja u kabinetu za robotskom rukom i kriterije ocjenjivanja. Upoznati opremu, robotsku ruku Scorbot ER 4 U proizvođača Intelitek te upravljački program Scorbase. Upravljati robotskom rukom prilikom prenošenja predmeta s različitih lokacija korištenjem ručnog upravljača i računala. Napisati jednostavan program za prenošenje kocke s jednog položaja na drugi te zabilježiti rezultate rada.
2. Osnove programiranja korištenjem programa Robocell i Scorbase Programirati robotsku ruku korištenjem simulatora Robocell za programiranje robotske ruke Scorbot. Pojasniti razliku između korištenja ručnog navođenja i programiranog kretanja. Definirati pravila izrade radnih točaka i trajektorija odnosno putanja. Definirati radne točke, a zatim naredbama povezati pokrete između točki i kreirati putanje. Zabilježiti programski kod. Provjeriti razumijevanje vježbe.
3. Programiranje robotske ruke korištenjem XYZ koordinata Naučiti koristiti poniranje i rotaciju robotske ruke. Korištenjem kartezijevog koordinatnog sustava podesiti radne točke te programirati obavljanje palatizacije tj. prenošenja velikog broja različitih predmeta s različitih koordinata na zadane koordinate u što kraćem vremenu. Provjeriti razumijevanje vježbe.
4. Planiranje i izrada trajektorija Definirati radni prostor robotske ruke. Razlikovati obično, linearno i cirkularno (kružno) gibanje te izraditi složene trajektorije u trodimenzionalnom prostor. Ispitati ograničenja robotske ruke odnosno radnog prostora. Zabilježiti programski kod. Provjeriti razumijevanje vježbe.
5. Naredbe razine L2, varijable, uvjeti, petlje i funkcije Pojasniti korištenje varijabli i uvjeta kod programiranog kretanja robotske ruke. Optimizirati programski kod korištenjem petlji i funkcija (engl. Subroutine). Definirati i proračunati vrijeme ciklusa. Zabilježiti programski kod. Provjeriti razumijevanje vježbe.
6. Upravljanje vanjskim osima i gibanjem po vremenu trajanja Programirati pokretnu traku i rotirajući stol za prijenos predmeta i simulaciju fleksibilne proizvodne linije. Programirati neovisne radne točke pokretne trake. Fiktivno povećati radni prostor robotske ruke. Koristiti varijable za spremanje radnih točaka te mijenjati njihove vrijednosti za promjenu radnih točaka. Provjeriti razumijevanje vježbe.
7. Upravljanje perifernim uređajima korištenjem digitalnih ulaza i izlaza (Hranilice) Pojasniti osnovnu podjelu i primjenu hranilica (feeder). Proračunati vremena izbacivanja predmeta iz hranilice. Pojasniti osnove digitalnih ulaza i izlaza. Programirati digitalne izlaze za upravljanje hranilicama, a digitalne ulaze za provjeru stanja. Broj izbačenih predmeta iz hranilice definirati varijablama na početku programa. Provjeriti razumijevanje vježbe.
8. Senzori (interrupt) Pojasniti osnovnu namjenu senzora prisutnosti. Pojasniti ultrazvučni i optički senzor prisutnosti uključujući njihove osnovne karakteristike. Navesti jednadžbu za iznos polariziranog naboja kod ultrazvučnog senzora. Pojasniti zvučni konus i vremensku ovisnost upadnog i reflektiranog vala. Skicirati ovisnost valne duljine o intenzitetu svjetlosti. Pojasniti naredbu Interrupt i koristiti je u zadatku sortiranja predmeta. Provjeriti razumijevanje vježbe.
9. Komunikacija i posluživanje CNC-a Pojasniti primjer fleksibilne proizvodne ćelije i osnove numeričkih strojeva (CNC). Definirati točke CNC-a nužne za obradu obratka. Uspostaviti signalizaciju između CNC-a i upravljača robotske ruke. Pojasniti primjer programa koji mjeri vrijeme obrade obratka. Obaviti obradu obratka u tokarilici i glodalici. Provjeriti razumijevanje vježbe.
10. Robotizirano zavarivanje Definirati zavarivanje i pojasniti osnovne vrste zavarivanja. Razlikovati vrste laserskog zavarivanja koje se najčešće koristi u robotici te prednosti i nedostatke. Zavariti dvije metalne ploče u simulatoru Robocell u T profil korištenjem laserskog pištolja za zavarivanje. Provjeriti razumijevanje vježbe.
11. Relativne radne točke Definicija i praktična primjena relativnih radnih točaka. Međusobni odnosi radnih točaka izrađenih na različite načine. Koristiti relativne radne točke za izradu novih apsolutnih. Praktični zadatak robotskom rukom koje koristi radne točke koje je sama naučila praktičnim programiranjem. Provjeriti razumijevanje vježbe.
12. Analogni ulazi i izlazi
13. Robotski vid - strojno učenje - industrijske primjena u prepoznavanje oblika
14. Povezivanje Scorbota i VBasic-a

1. Jedinice predavanja 1-5, jedinice laboratorijskih vježbi 1-5. Test se polaže pismeno, svako pitanje se jednako vrednuje, s tim da se pojedino pitanje može vrednovati kao netočno (0 bodova), djelomično točno (0,25; 0,5 i 0,75 bodova) i potpuno točno (1 bod). Na svakom od tri kolokvija studenti moraju postići prosjek od 50% ili veći. U slučaju nezadovoljenja na testu, test se ponavlja u redovitim terminima zimskog ispitnog roka.
2. Jedinice predavanja 6-10, jedinice laboratorijskih vježbi 6-10. Test se polaže pismeno, svako pitanje se jednako vrednuje, s tim da se pojedino pitanje može vrednovati kao netočno (0 bodova), djelomično točno (0,25; 0,5 i 0,75 bodova) i potpuno točno (1 bod). Na svakom od tri kolokvija studenti moraju postići prosjek od 50% ili veći. U slučaju nezadovoljenja na testu, test se ponavlja u redovitim terminima zimskog ispitnog roka.
3. Jedinice predavanja 11-15, jedinice laboratorijskih vježbi 11-14. Test se polaže pismeno, svako pitanje se jednako vrednuje, s tim da se pojedino pitanje može vrednovati kao netočno (0 bodova), djelomično točno (0,25; 0,5 i 0,75 bodova) i potpuno točno (1 bod). Na svakom od tri kolokvija studenti moraju postići prosjek od 50% ili veći. U slučaju nezadovoljenja na testu, test se ponavlja u redovitim terminima zimskog ispitnog roka.

1. Jedinice predavanja 1-15, jedinice laboratorijskih vježbi 1-14. Test se polaže pismeno, svako pitanje se jednako vrednuje, s tim da se pojedino pitanje može vrednovati kao netočno (0 bodova), djelomično točno (0,5 i 0,75 bodova) i potpuno točno (1 bod). Ispit se polaže u jesenskom ispitnom roku, ako kolegij nije položen preko kolokvija. Ocjena se određuje iz ukupnog rezultata dobivenog tako da se rezultat ispita ili kolokvija pomnoži s 0,8, rezultati na laboratorijskim vježbama s 0,13, a rezultati tjednih testova na predavanjima s 0.07. Tako dobiveni rezultat se pretvara u ocjene: 0-50% nedovoljan 50-62,5% dovoljan 62,5-75% dobar 75-87,5% vrlodobar 87,5-100% izvrstan (odličan).

1. testovi i kolokviji, konzultacije, samostalni rad i samostalno učenje