Detail předmětu

Modelování a řízení robotů a manipulátorů

FSI-VRM Ak. rok: 2026/2027 Letní semestr

Po absolvování předmětu bude student schopen:

  • porozumět kinematickému a dynamickému modelování průmyslových a mobilních robotů,

  • provádět multibody modelování manipulátorů a jejich pohonů,

  • navrhovat řídicí struktury pro robotické systémy a hodnotit jejich stabilitu a výkon,

  • realizovat plánování trajektorií a řízení pohybu,

  • vytvářet simulační modely a virtuální dvojčata robotů,

  • aplikovat metody virtuálního zprovoznění (virtual commissioning).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky

Vstupní znalosti

  • základy matematiky (lineární algebra, diferenciální rovnice),

  • znalosti z automatizace a řízení (výhoda),

  • základní programovací dovednosti,

  • základy mechaniky a dynamiky soustav.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky udělení klasifikovaného zápočtu: Základní podmínkou pro udělení klasifikovaného zápočtu je aktivní absolvování všech laboratorních cvičení. Druhá část zápočtu odpovídá praktickému projektu. Bodový součet a výsledné hodnocení je dle stupnice ECTS. Přednáška je doporučená, není povinná.
Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních je kontrolovaná. Způsob nahrazování zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení.

Učební cíle

Cílem předmětu Programování robotů a manipulátorů je seznámit studenty s moderní přístupy technické robotiky, s důrazem na jejich programování, vč. řešení kinematiky/dynamiky, optimalizace pohybů, Průmysl 4.0 a využití umělé inteligence.
Předmět umožňuje studentům osvojit si nejnovější poznatky z oblasti programování průmyslových/mobilních robotů, manipulátorů a současně umožňuje rozšířit si dovednosti jejich integrace a nasazovaní v reálném provozu.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-AIŘ-P: Aplikovaná informatika a řízení, magisterský navazující, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Osnova



  • Úvod do robotiky, typy robotů, základní pojmy, architektura robotických systémů




  • Přímá a inverzní kinematika robotických manipulátorů




  • Diferenciální kinematika a Jacobiany




  • Dynamické modelování robotů




  • Multibody modelování manipulátorů a pohonů




  • Modelování pohybových rovnic, zatížení, torques, dynamická simulace




  • Základy řízení robotů – PID, decoupling, robustní řízení




  • Pokročilé řízení – model-based control, feedforward, impedance control




  • Plánování trajektorií – polohové, rychlostní, časově optimalizované




  • Modelování interakce robota s prostředím (kontaktní úlohy)




  • Virtuální zprovoznění (virtual commissioning), digitální dvojče robota




  • Integrace robotů do výrobních linek – komunikace, bezpečnost, PLC vazby




  • Trendy robotiky – kolaborativní roboty, autonomní mobilní roboty, AI v robotice



Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Osnova



  • Úvod do simulačního prostředí, základní model manipulátoru




  • Výpočet přímé a inverzní kinematiky pro 2–3 DOF robot




  • Numerické řešení diferenciální kinematiky, Jacobiany




  • Multibody model jednoduchého manipulátoru




  • Simulace pohonů – model motoru, převodovky, tření




  • Dynamická simulace pohybu ramene a výpočet momentů




  • Implementace základního regulátoru řízení polohy




  • Implementace pokročilého řízení – feedforward/impedance




  • Tvorba trajektorií a jejich implementace v simulaci




  • Simulace kontaktů a interakce s prostředím




  • Virtuální zprovoznění – vytvoření digitálního dvojčete manipulátoru




  • Simulace robotické buňky a integrace se senzory/PLC




  • Prezentace projektů – kompletní model + řízení + simulace