„Robotická manipulace šetří lidskou práci, digitalizace pomáhá operativně reagovat.“

Cílem modulu je připravit specialistu v oboru průmyslové automatizace.

Modul je zaměřen především na získání dostatečných znalostí potřebných pro programování a obsluhu průmyslových robotů, koncepční návrhy průmyslových výrobních celků včetně návrhu instrumentace, návrhu distribuovaných řídicích systémů a jejich naprogramování, instalace a oživení. Dále se modul zaměřuje na strojové vnímání a zejména strojové vidění. Modul také zahrnuje některé tématické okruhy, které mohou být specialistovi v oboru automatizace velmi užitečné, ale nebyl prostor začlenit je do modulů nižší úrovně. Je to elektrotechnika, elektrické pohony, frekvenční měnič a okrajově také programování CNC stroje prostřednictvím G-code.

OBSAH TÉMAT & EVALUACE

Náplň: Prvky elektrických obvodů R, L, C, U, I. Elektrický výkon. Řešení obvodů ve stacionárním, harmonickém ustáleném stavu a. v nestacionárním stavu, přechodové jevy. Dioda, Zenerova dioda, usměrňovač, stabilizátor, spínaný zdroj, unipolární a bipolární tranzistor, tyristor, triak, operační zesilovač. Elektromagnety, transformátor. Elektrické rozvodné sítě, jejich zdroje. Přístrojová instrumentace sítí.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování řešení el. obvodů.

Náplň: Asynchronní motor, typy, provozní vlastnosti, momentové charakteristiky. Frekvenční měnič a jeho nastavení. Stejnosměrný stroj, konstrukce, charakteristiky, reakce kotvy a její potlačení. Synchronní a reluktanční stroje. Krokové motory a jejich řízení.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování nastavení frekvenčního měniče.

Náplň: Elektromagnetický signál, normalizace signálu, napěťová úroveň, proudová smyčka. Filtrování signálu, dolní, horní a pásmová propust. Kálmánův filtr. Rušení a elmag kompatibilita.

Forma výuky: Teoretický výklad a aplikační příklady z praxe.

Náplň: Programování obráběcích strojů, historie, filosofie. Souřadnicové systémy. G-code, struktura jazyka, odlišnosti podle výrobců, značek. Nejčastější kódy G a kódy M, další pomocné kódy.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování vytvoření programu pro obráběcí stroj, 3D-tiskárnu.

Náplň: Strojové vidění, interpretace obrazu, kontext a sémantika. Předzpracování obrazu, detekce hranových bodů, segmentace obrazu. Metody statistického rozpoznávání, popis a klasifikace objektů v obraze. 3D vidění, geometrie jedné a více kamer, 3D rekonstrukce scény. HW pro pořízení obrazu, hloubkových map, smart camera.

Forma výuky: Teoretický výklad, aplikační případy z praxe a praktické cvičení analýza obrazu pomocí open-source SW Python.

Náplň: Strojové vnímání, kontext a sémantika. Autonomní roboty, reprezentace světa a její vytváření/občerstvování vnímáním. Plánování v autonomní robotice. Taktilní a vizuální zpětná vazba v robotice, využití v manipulačních úlohách. Kooperativní roboty, spolupráce lidí a robotů v průmyslu.

Forma výuky: Teoretický výklad, aplikační případy z praxe.

Náplň: Architektura průmyslového robotického systému. Řídicí jednotka. Mechanická jednotka, robotická paže, chapadlo/nástroj. Ovládací panel robota (Teach Panel/Teach Box). Systémy vizuálního sledování, snímače síly, snímače úchopu.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování.

Náplň: Softwarové nástroje pro off-line i on-line programování robotů na PC. Datové typy, proměnné a konstanty. Vytváření programu. Ladění programu na virtuálním 3D simulovaném robotu. Učení robotu ve sledovacím režimu. Softwarové nástroje pro návrh a monitoring výrobního pracoviště, virtuální dvojče. Vytváření, testování a ladění programů robota on-line prostřednictvím ovládacího panelu/modulu, výhody a nevýhody.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování.

Náplň: Způsoby řízení robota. Přímé řízení os, pravoúhlý souřadný systém, pohyb nástroje kolem fixního bodu v prostoru. Limity pracovního prostoru robota, globální rychlost pohybu. Souřadné systémy a referenční body (pozice) robota, Globální pozice, Základna, Nástroj (referenční soustava příruby polohovadla nástroje), Pracovní referenční bod. Transformace mezi referenčními soustavami, vazby na pohybové osy robota, řetězení transformací referenčních soustav. Přepínání mezi referenčními body. Řízení robotů. Provozní režimy robotů, pohotovostní, servisní, manuální a automatický mód. Vzdálené spouštění programů nadřazeným systémem.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování.

Náplň: Zabezpečení robotů, ochrana osob. Ochranné zóny robotického pracoviště, mechanické zábrany, senzorické ochrany pracoviště (optické závory, PIR senzory, …).

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování.

Náplň: Kooperativní roboty. Filozofie, využití. Specifika konstrukce, ergonomie, psychologie. Interakce s prostředím a s lidským pracovníkem, zabránění zranění v případě kolize. Vliv na přesnost pohybů robota.

Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování.

Náplň: Seznámení s robotickým pracovištěm, technické parametry. Typ a parametry řídicí jednotky, ovládacího panelu (Teach Boxu) a mechanické jednotky (robotické paže). Rozměry, počet os, rozsahy pohybů, rozsahy rychlostí a přesností pozicování. Dostupná polohovadla chapadel, parametry, počet os. Dostupná chapadla (nástroje), jejich rozměry a parametry. Způsob instalace, příprava montážní základny, způsob ukotvení. Postup při sestavení, oživení, konfigurace, kalibrace os. Konkrétní SW vývojový nástroj na PC pro použitý model a výrobce robotu. Seznámení s uživatelským rozhraním. Založení programu. Korporátní programovací jazyk, struktura programu, nejčastěji používané instrukce. Vytváření nových referenčních bodů a souřadných prostorů v daném SW prostředí. Odeslání programu do robotu. Vzdálené spuštění programu pomocí vývojového rozhraní na PC. Použití ovládacího panelu, ovládací a bezpečnostní prvky, struktura uživatelských obrazovek panelu, seznámení s případným předinstalovaným SW obsahem panelu (programy, referenční body apod.). Přímé manuální ovládání robotu. Ruční spouštění programů pomocí panelu. Údržba, základní úkony a časové intervaly údržby. Postup výměny záložních baterií.

Forma výuky: Intenzivní víkendový workshop. Teoretický výklad průběžně procvičován na reálném robotickém pracovišti.

Popis evaluace: Vypracování několika komplexních praktických úloh pokrývajících průřez získanými znalostmi. Důraz kladen na samostatné vypracování celého úkolu bez nutnosti předepisovat jednotlivé dílčí kroky řešení. Časový limit pro vypracování je stanoven na 2 až 3 h.

Příklad evaluace:

1. Stanovte parametry předloženého asynchronního elektromotoru. Předpokládejte modelovou situaci pohonu dopravníku tímto motorem, je-li zadána celková hmotnost dopravovaného materiálu m_c=xxx kg, stanovte křivky rozběhu a doběhu, určete všechny potřebné parametry a naprogramujte podle nich frekvenční měnič pro řízení motoru. Předveďte prakticky řízení motoru frekvenčním měničem.

2. Vytvořte dle potřeby jeden nebo více programů pro průmyslový robot, který umožní přesunout výrobek z dokovací pozice na dopravníku do libovolné z vybraných pracovních pozic A, B, C. Vytvořte všechny potřebné referenční pozice a přesně je vylaďte. Odlaďte program a prověřte jeho bezpečnost ve všech přípustných situacích. Demonstrujte správnou funkci programu.