| Tantárgy neve (magyarul, angolul) | Robotok mechanikája | |||
|
Mechanics of Robots
|
||||
| Tantárgykód | BMEGEMMBGRO | |||
| Tantárgyjelleg | kontaktórás tanegység | |||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) | kurzustípus: | előadás (elmélet) | gyakorlat | laboratóriumi gyakorlat |
| óraszám (heti): | 1 | 1 | 0 | |
| jelleg (kapcsolt/önálló): | - | kapcsolt | - | |
| Tanulmányi teljesítményértékelés (minőségi értékelés) típusa | félévközi érdemjegy | |||
| Tantárgy kreditértéke | 3 | |||
| Tantárgyfelelős | neve: | Dr. Stépán Gábor József (71958226248) | ||
| beosztása: | egyetemi tanár | |||
| elérhetősége: | stepan@mm.bme.hu | |||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység | Műszaki Mechanikai Tanszék | |||
| http://www.mm.bme.hu | ||||
| Tantárgy weblapja | http://www.mm.bme.hu/targyak/?BMEGEMMBGRO | |||
| Tantárgy oktatásának nyelve | magyar, angol | |||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | kötelező | |||
| Közvetlen előkövetelmények | Erős előkövetelmény | BMETE93BG04, BMEGEMMBXM4 | ||
| Gyenge előkövetelmény | ||||
| Párhuzamos előkövetelmény | ||||
| Mérföldkő előkövetelmény | legalább 0 megszerzett kredit | |||
| Kizáró feltétel | BMEGEMMBMRO, BMEGEMMAM33 | |||
Célkitűzés
A tantárgya célja, hogy megismertesse a hallgatókkal a robotok dinamikai problémáinak egy olyan körét, ami hagyományos fizikai és mérnöki érzékünk alapján nem kezelhető. A szokatlan rezgési jelenségeket a csekély, de mégis véges időkésleltetéssel és nulladrendű tartóval működő digitális processzorok folytonos mechanikai lengőrendszerekkel való összekapcsolása okozza. Az egyébként akár több száz Herz frekvenciájú mintavételezéssel futó digitális szabályozó rendszerek csupán néhány Herz frekvenciájú rezgéseket idéznek elő robotokon. Az ilyen típusú öngerjesztett rezgések elkerülése viszont rendszerint a robotok pozicionálási pontosságát rontja. A rezgések gyakran kvázi-periodikusak, kaotikusak. A kurzus ezeket a jelenségeket kívánja megértetni, fizikailag is érthetővé tenni, elkerülésükhöz pedig a tervezés számára egyszerű módszereket, új zárt alakú összefüggéseket ad.
Tanulási eredmények
A tantárgy teljesítésével elsajátítható kompetenciák
Tudás
Tudomása van a pozíció-szabályozás, erőszabályozás, egyensúlyozás feladatairól, problémáiról; Rendszerbe foglalja a pozicionálási hiba, erőhiba, kritikus mintavételezési idő fogalmakat; Rendszerezi a pozicionálási és erőhiba csökkentésének lehetséges módjait; Érti a mintavételezési idő, időkésés jelentőségét a szabályozási folyamatokban; Rendszerbe foglalja a diszkrét lineáris dinamikai rendszerek stabilitásvizsgálatának lépéseit; Tájékozott a dinamikus és statikus stabilitásvesztés fogalmával, azok matematikai leírásával kapcsolatban; Tudomása van a rezgési frekvenciák és a sajátértékek kapcsolatáról; Érti a leggyorsabb beálláshoz szükséges paraméterek meghatározásának elvét; Tisztában van a DC motorok karakterisztikájának hatásával a mozgásegyenletre; Rendszerezi a lehetséges analóg erőszabályozási stratégiákat.
Képesség
Képes a robotok egyszerű szabályozási feladatainak absztrakt mechanikai modellekkel történő leírására; Kiválasztja a matematikai modelleket, azokat kvalitatív elemzés során igénybe veszi; Használja a másodfajú Lagrange-egyenletet a mozgásegyenletek levezetéséhez; Különbséget tesz folytonos és mintavételezett késleltetett rendszerek között; Kiszámítja a folytonos és diszkrét dinamikai rendszerek stabilitási kritériumait; Kiszámítja a beállási hiba csökkentéséhez szükséges proporcionális tényező maximális értékét; Képes a rendszerparaméterekre vonatkozó stabilitási kritériumok diagramokon történő ábrázolására; Értelmezi a pozíció és erőszabályozás stabilitási térképét; Képes egyszerűbb időkésleltetéssel kapcsolatos stabilitási problémák azonosítására, azok megoldásához szüksé-ges elvi és gyakorlati háttér feltárására, megfogalmazására és (tanult gyakorlati alkalmazásával) megoldására; Fejleszti ismereteit robotszabályozásoknál előforduló mintavételezési és kvantálási hatásokkal kapcsolatban.
Attitűd
Együttműködésével támogatja az oktatóit és hallgató társait ismeretek bővítése során; Folyamatos kérdésfeltevéssel és ismeretszerzéssel bővíti tudását; Nyitott az információtechnológiai eszközök használatára a mérnöki problémák megoldása során; Törekszik a robotszabályozások mechanikai problémamegoldásához szükséges eszközrendszer megismerésére és rutinszerű használatára; Törekszik a pontos és hibamentes feladatmegoldásra a mérnöki tevékenységet érintő minden területen; Törekszik az energiahatékonyság és környezettudatosság elvének érvényesítésére, amely a robotika területét is erősen jellemzi.
Önállóság és felelősség
Önállóan végzi a robotok geometriai és mechanikai modellezésével kapcsolatos feladatok és problémák végiggondolását és adott források alapján történő megoldását; Nyitottan elfogadja kollégáitól a megalapozott kritikai észrevételeket; Álláspontját megvédi, amennyiben az tudományos eszközökkel alátámasztható; Építő kritikával illeti hallgató társai és később kollégái munkáját; Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában, mérnöki problémákkal kapcsolatos gondolkozásában a rendszerelvű megközelítést részesíti elnyben..
Oktatási módszertan
A tantárgy heti egy óra elméleti és egy óra gyakorlati kurzusból áll. Az előadáson közölt elméleti anyagok megértését segítik a gyakorlatokon bemutatott mintapéldák. Az előadás során a legfontosabb anyagrészek levezetése táblán történik annak érdekében, hogy a közös munka elősegítse a tananyag megértését a hallgatók számára. A tanórákon kivetített videók és mintapéldák is segítik az ismeretek elsajátítását. Az előadásokon és gyakorlatokon felhasznált anyagokat a hallgatók letölthetik. A félév során a kötelező házi feladat megoldásán keresztül ellenőrizhetik a hallgatók az ismeretek elsajátítását, melyhez rendszeres konzultációkat biztosítunk.
Tanulástámogató anyagok
Tankönyv
Guckenheimer, J., Holmes, P., Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems, and Bifurcations of Vector Fields. Springer, New York, 1989, ISBN 0-387-90819-6. 2021.
Stépán, G., Retarded Dynamical Systems. Longman, Essex, 1989, ISBN 0-582-03932-0. 2021.
Jegyzet
Online elérhető tanulástámogató anyag
A tantárgyleírás hatályossága
| Hatályosság kezdete: | 2021. július 1. |
| Hatályosság vége: | 2026. június 30. |
Általános szabályok
A tanulási eredmények értékelése egy évközi írásbeli teljesítménymérés (összegző tanulmányi teljesítményértékelés), és egy házi feladat (részteljesítmény értékelés) alapján történik. Az összegző tanulmányi teljesítményértékelés: a tan-tárgy tudás, képesség típusú kompetenciaelemeinek komplex, írásos értékelési módja zárthelyi dolgozat formájában, a dolgozat a megszerzett ismeretek alkalmazására fókuszál, így a problémafelismerést és -megoldást helyezi a kö-zéppontba, azaz gyakorlati (számítási) feladatokat kell megoldani. A részteljesítmény értékelés: a tantárgy tudás, képesség, attitűd, valamint önállóság és felelősség típusú kompetenciaelemeinek komplex értékelési módja, melynek megjelenési formája az egyénileg készített házi feladat.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
| 1. Évközi teljesítményértékelés | ||
| Típusa: | összegző (szummatív) értékelés | |
| Darabszáma: | 1 | |
| Célja, leírása: | A tantárgy és tudás, képesség típusú kompetenciaelemeinek komplex, írásos értékelési módja zárthelyi dol-gozat formájában, a dolgozat alapvetően a megszerzett ismeretek alkalmazására fókuszál, így a problémafel-ismerést és -megoldást helyezi a középpontba, azaz gyakorlati (számítási) feladatokat kell megoldani a telje-sítményértékelés során, az értékelés alapjául szolgáló tananyagrészt a tantárgy előadója határozza meg a gyakorlatvezetőkkel egyetértésben, a rendelkezésre álló munkaidő 90 perc; | |
| 2. Évközi teljesítményértékelés | ||
| Típusa: | részteljesítmény (formatív) értékelés, egyszerű | |
| Darabszáma: | 1 | |
| Célja, leírása: | A tantárgy tudás, képesség, attitűd, valamint önállóság és felelősség típusú kompetenciaelemeinek komplex értékelési módja, melynek megjelenési formája az egyénileg vagy csoportosan készített házi feladat, a házi feladat tartalmát, követelményeit, beadási határidejét értékelési módját a gyakorlatvezető határozza meg, a házi feladat igyekszik lefedni olyan témaköröket is, amelyek elsajátításának ellenőrzése összegző tanulmá-nyi értékelés (zárthelyi dolgozat) esetében az időkorlát és a számítógép-használat szükségszerűsége miatt nem lehetséges; | |
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
A tárgyhoz nem tartozik vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya a minősítésben, aláírás megadásában
| Azonosítója | Részarány |
|---|---|
| 1. Évközi teljesítményértékelés | 80 % |
| 2. Évközi teljesítményértékelés | 20 % |
Vizsgaelemek részaránya a minősítésben
A tárgyhoz nem tartozik vizsgaelem.
Érdemjegy megállapítása
| Érdemjegy | ECTS minősítés | Teljesítmény %-ban kifejezve |
|---|---|---|
| jeles (5) | Excellent [A] | 90 % felett |
| jeles (5) | Very Good [B] | 85 % - 90 % |
| jó (4) | Good [C] | 70 % - 85 % |
| közepes (3) | Satisfactory [D] | 55 % - 70 % |
| elégséges (2) | Pass [E] | 40 % - 55 % |
| elégtelen (1) | Fail [F] | 40 % alatt |
Az egyes érdemjegyeknél megadott alsó határérték már az adott érdemjegyhez tartozik.
Jelenléti és részvételi követelmények
Az előadások legalább 70 %-án (lefelé kerekítve) jelen kell lenni.
A gyakorlatok legalább 70 %-án (lefelé kerekítve) tevőlegesen részt kell venni.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
A javításra, ismétlésre és pótlásra vonatkozó különös szabályokat a TVSz általános szabályaival együttesen kell értelmezni és alkalmazni.
| Évközi összegző teljesítményértékelések egyenként eredményesen teljesítendők-e? | ||
| igen | ||
| Beadott és elfogadott részteljesítmény értékelés a jobb eredmény elérése érdekében a pótlási időszak végéig ismételten benyújtható-e? | ||
| NEM | ||
| Összegző teljesítményértékelés javítási, illetve ismétlési módja első alkalommal: | ||
| az összegző (szummatív) teljesítményértékelések egyenként javíthatók, illetve ismételhetők | ||
| Összegző teljesítményértékelés ismétlő-javítási lehetősége engedélyezett-e, ha igen, milyen formában: | ||
| az ismétlő-javítás lehetősége kizárt | ||
| Korábbi eredmény figyelembevétele javítás, ismétlés-javítás esetén: | ||
| az időben újabb eredmény felülírja a korábbit | ||
| Részteljesítmény értékelés javítási, illetve ismétlési módja első alkalommal: | ||
| a részteljesítmény értékelés egy alkalommal javítható, illetve ismételhető (ide értve a késedelmes benyújtást is) a pótlási időszak végéig | ||
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
| Tevékenység | óra / félév |
|---|---|
| részvétel a kontakt tanórákon | 28 |
| félévközi készülés a gyakorlatokra | 7 |
| felkészülés az összegző teljesítményértékelésekre | 16 |
| részteljesítmény értékelés feladatának kidolgozása | 4 |
| további, a teljesítéshez szükséges munkaidő ráfordítás | 35 |
| összesen | 90 |
Tantárgykövetelmények hatályossága
| Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete: | 2021. július 1. |
| Tantárgykövetelmények hatályosságának vége: | 2026. június 30. |
Elsődleges szak
A tantárgy elsődleges (fő) szakja, amelyen meghirdetésre kerül és amelyhez a kompetenciák kapcsolódnak:
Gépészmérnöki
Kapcsolódás a KKK rendelet céljához és (szakos) kompenetciáihoz
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
- Ismeri a műszaki szakterület műveléséhez szükséges általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
Képesség
- Műszaki szakterületen felmerülő problémák megoldásában képes alkalmazni a megszerzett általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
Attitűd
- Nyitott és fogékony a műszaki szakterületen zajló szakmai, technológiai fejlesztés és innováció megismerésére és elfogadására, hiteles közvetítésére.
Önállóság és felelősség
- Megszerzett tudását és tapasztalatait formális, nem formális és informális információátadási formákban megosztja szakterülete művelőivel.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
|
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
nincs |
|
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
nincs |