0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

A significant development this semester is the use of a physical industrial robot live in the lectures. This is used to visualize concepts of kinematics and dynamics. For the fall semester of 2024 lab exercises for the students will be incorporated.

The lectures of the course went well. Some physical lectures were cancelled due to illnes, but video recordings of the same material was made availble in Blackboard. All of the learning outcomes was touched upon in the lectures and exercises except "Simulation of robots with 3D graphics." This will be introduced in fall semester of 2024 as part of the lab exercises.

NTNU:TIA:REST

Department of Mechanical and Industrial Engineering

Institutt for maskinteknikk og produksjon

3. parts programvare på digital skriftlig eksamen

Alle trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Alle kalkulatorer tillatt.

Engelsk

Mer om vurdering

Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet ved gjentak av emnet dersom det ikke har vært vesentlige endringer i opplegget senere. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Anbefalte forkunnskaper

Faglig innhold

Dette emnet gir en introduksjon til robotteknikk slik at studenten skal ha kompetanse til å designe og implementere robotsystemer. Dette gjøres ved å presentere emner fra geometri, kinematikk, dynamikk og kontrollsystemer:<ul><li>Konfigurasjonsrom: Antall frihetsgrader, topologi, parameterisering, arbeidsrom.</li><li>Stive legemers bevegelse: Rotasjonsmatriser, eksponensielle koordinater, homogene transformasjonsmatriser, skrueteori (screw theory, twists, wrenches).</li><li>Forover-kinematikk: PoE-formuleringen (The product of exponentials (PoE) formula) og Denavit-Hartenberg konvensjonen.</li><li>Hastighetskinematikk og statikk: Jakobimatriser, statikk for åpne kjeder, singulæritetsanalyse, manipulerbarhet.</li><li>Bakover-kinematikk: Analytisk og numerisk bakover-kinematikk.</li><li>Åpne kjeders dynamikk: Forover- og bakoverdynamikk, Euler-Lagrange og rekursiv Newton-Euler formuleringer.</li><li>Trajektorgenerering: Bane, trajektor, tidsskalering.</li><li>Kontrollsystemer: Bevegelse- og kraftstyring.</li></ul>

Kursmateriell

K. M. Lynch and F. C. Park, Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control. Cambridge University Press. 2017.

Læringsutbytte

Emnet skal gi kunnskap om:<ul><li>Industriroboter.</li><li>Robotkinematikk, koordinatsystemer og Jakobimatriser.</li><li>Robotdynamikk.</li><li>Bevegelsesstyring og styring av kontaktkrefter.</li></ul>Kurset skal gi ferdigheter i:<ul><li>Bruk av Python til å beregne posisjonen og orienteringen til robotens verktøy fra robotens leddvinkler, og vice versa.</li><li>Programmering av robotbevegelser.</li><li>Simulering av roboter med 3D-grafikk.</li></ul>Emnet skal gi kompetanse i:<ul><li>Design og implementering av robotsystemer.</li></ul>

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og obligatoriske regneøvinger.Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.

Teoriøvinger

Robotteknikk

Produksjonssystemer

Produksjonsteknologi

Produksjons- og kvalitetsteknikk - Informasjonsteknologi

Produksjons- og kvalitetsteknikk - produksjonssystemer

Teknisk kybernetikk

Teknologiske fag

Produktutvikling og produksjon - masterstudium (2-årig)

Subsea Technology (Master's Programme)

Undervannsteknologi - masterstudium (2-årig)

Produktutvikling og produksjon - masterstudium (5-årig)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(26919)/FieldValuesAsText

Praktisk bruk av industriroboter som en del av øvingsopplegget.

Tiltak

Utvikle øvingsopplegg for robotlab

Emnet fungerer meget godt med et solid øvingsopplegg som inneholder både teori og programmeringsoppgaver. Øvingene er direkte knyttet til forelesningene og til eksamen. Høsten 2022 har faglærer utviklet en mobil robotoppstilling som skal brukes i undervisning og til øvinger.

Emnet ble gjennomført uten problemer. Forelesningssal fungerte godt med godt oppmøte på fysisk forelesning. Video fra forelesningene ble lagt ut på Blackboard og supplert med videoer fra tidligere år om spesifikke tema. Studentene har oppnådd det teoretisk og programmeringstekniske læringsutbyttet i emnet. Praktisk erfaring med roboter var ikke mulig dette semesteret, men dette problemet er løst med den nyutviklede robotplatformen som skal benyttes høsten 2023.

Programmeringsoppgaver med ekstern programvare på eksamen var ikke mulig høsten 2022 grunnet manglende innmelding til eksamenskontoret. Dette begrenset vurderingen på eksamen til teoretiske oppgaver. Programmeringsoppgaver på eksamen er viktig for emnet og fungerte meget godt ved hjemmeeksamen i 2020 og 2021. Dette vil bli gjeninnført høsten 2023.

Emnet skal gi kunnskap om:<ul><li>Industriroboter: Oppbyggning og applikasjoner.</li><li>Robotkinematikk, koordinatsystemer og Jakobimatriser.</li><li>Robotdynamikk.</li><li>Bevegelsesstyring og styring av kontaktkrefter.</li></ul>Kurset skal gi ferdigheter i:<ul><li>Bruk av Python til å beregne posisjonen og orienteringen til robotens verktøy fra robotens leddvinkler, og vice versa.</li><li>Programmering av robotbevegelser.</li><li>Simulering av roboter med 3D-grafikk.</li></ul>Emnet skal gi kompetanse i:<ul><li>Design og implementering av robotsystemer.</li></ul>

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(21425)/FieldValuesAsText

Utviklingen i emnet er god. Videoforelesninger fra høsten 2020 ble gjenbrukt og supplert med live programmeringsleksjoner. Mot slutten av kurset ble forelesningene brukt til spørretimer for prosjektet. Prosjektet telte 50 % av karakteren og var ny av året. Forelesningene ble gjennomført digitalt. Øvingsveiledning ble gjennomført av studentassistenter både fysisk i auditorium og digitalt på Zoom. Emnet har hatt en meget sterk økning i studenter, med en ca. dobling fra 2020. Totalt var det over 100 studenter påmeldt emnet på Blackboard. Sterk interesse for robotteknikk i studentmassen. Lærebok og egenutviklet læringsmateriell er gode. Videoene fra tidligere år bør klippes ned til mer fokuserte segmenter.

Høsten 2021 var første semester med prosjektoppgave tellende 50 % av karakteren. Studentene ga gode tilbakemeldinger underveis om at de lærte mye av dette arbeidet. Besvarelsene var hovedsakelig meget gode og trakk opp ca. 1 karakter på eksamenskarakteren. Flest studenter fikk B. Eksamen og prosjekt dekket forskjellige deler av pensum med overlegg, ref. tilbakemelding i referansegrupperapport. Studentenes læringsutbytte var god. Gode studentassistenter som støttet opp om øvingsopplegget.

Gjennomføring av robotlab har ikke vært mulig å gjennomføre de siste årene grunnet flytting av labressurset og korona-pandemien. Robotlab som en del av øvingsopplegget vil heve kvaliteten og læringsutbyttet i emnet. Det ble gjennomført for få møter med referansegruppen høsten 2021, ref. referansegrupperapport. Emneansvarlig hadde kontinuerlig dialog med hele studentmassen gjennom spørretimer til prosjektet på Zoom hvor hver gruppe hadde mulighet til å stille spørsmål og komme med tilbakemelding på gjennomføring av emnet.

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. I mappen inngår skriftlig avsluttende eksamen 50 % og prosjektoppgave 50 %. Resultatet for delene angis i %-poeng, mens sensur for hele mappen (sluttkarakteren) angis med bokstavkarakter. For at emnet skal være bestått, må alle eksamensdelene vurderes til å ha et nivå som ville ha tilsvart bestått karakter.Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet ved gjentak av emnet dersom det ikke har vært vesentlige endringer i opplegget senere. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.Dersom studenten også etter utsatt eksamen har sluttkarakteren F/ikke-bestått, må studenten gjenta hele emnet neste studieår.

Dette emnet gir en introduksjon til robotteknikk slik at studenten skal ha kompetanse til å designe og implementere robotsystemer. Dette gjøres ved å presentere emner fra geometri, kinematikk, dynamikk og kontrollsystemer:<ul><li>Konfigurasjonsrom: Antall frihetsgrader, topologi, parameterisering, arbeidsrom.</li><li>Stive legemers bevegelse: Rotasjonsmatriser, eksponensielle koordinater, homogene transformasjonsmatriser, skrueteori (screw theory, twists, wrenches).</li><li>Forover-kinematikk: PoE-formuleringen (The product of exponentials (PoE) formula) og Denavit-Hartenberg konvensjonen.</li><li>Hastighetskinematikk og statikk: Jakobimatriser, statikk for åpne kjeder, singulæritetsanalyse, manipulerbarhet.</li><li>Bakover-kinematikk: Analytisk og numerisk bakover-kinematikk.</li><li>Åpne kjeders dynamikk: Forover- og bakoverdynamikk, Euler-Lagrange og rekursiv Newton-Euler formuleringer.</li><li>Trajektorgenerering: Bane, trajektor, tidsskalering.</li><li>Kontrollsystemer: Bevegelse- og kraftstyring.</li></ul>

Forelesninger, en obligatorisk prosjektoppgave, obligatoriske regneøvinger.Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.

Emnet skal gi kunnskap om:<ul><li>Industriroboter: Oppbyggning og applikasjoner.</li><li>Robotkinematikk, koordinatsystemer og Jakobimatriser.</li><li>Robotdynamikk.</li><li>Bevegelsesstyring og styring av kontaktkrefter.</li></ul>Kurset skal gi ferdigheter i:<ul><li>Bruk av Python til å beregne posisjonen og orienteringen til robotens verktøy fra robotens leddvinkler, og vice versa.</li><li>Programmering av robotbevegelser.</li><li>Simulering av roboter med 3D-grafikk.</li></ul>Emnet skal gi kompetanse i:<ul><li>Design og implementering av robotsystemer.</li></ul>

Teori- og laboratorieøvinger 

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(15892)/FieldValuesAsText

Kvaliteten av emnet er meget godt: oppdatert lærebok og undervisningsmateriell, samt relevante forelesninger med god lyd og bilde.

Læringsutbyttet er oppdatert og relevant. Oppdatert lærebok fra 2017. Læringsutbyttet er kommunisert via blackboard og i forelesninger. Det er god sammenheng mellom emnets læringsutbytte og andre emner i samme studieprogram.

Grunnen Korona-pandemien ble alle forelesninger og øvinger gjennomført digitalt. Forelesningene og øvingene er relevante og strukturert slik at studentene oppnår læringsutbyttet i emnet. Studentenes egeninnsats i emnet er god. Dessverre få som fulgte live-forelesninger, men mange oppfølgingsspørsmål av opptak. Læringsmiljø er vanskelig å evaluere grunnet digital undervisning.

Det er godt samsvar mellom læringsutbytte og vurderingsformer. Alle temaer i læringsutbyttet er med i øvingsopplegg, prosjektarbeid og eksamen.

Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet ved gjentak av emnet dersom det ikke har vært vesentlige endringer i opplegget senere.

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Dette emnet gir en introduksjon til robotteknikk slik at studenten skal ha kompetanse til å designe og implementere robotsystemer. Dette gjøres ved å presentere emner fra geometri, kinematikk, dynamikk og kontrollsystemer:
- Konfigurasjonsrom: Antall frihetsgrader, topologi, parameterisering, arbeidsrom.
- Stive legemers bevegelse: Rotasjonsmatriser, eksponensielle koordinater, homogene transformasjonsmatriser, skrueteori (screw theory, twists, wrenches).
- Forover-kinematikk: PoE-formuleringen (The product of exponentials (PoE) formula) og Denavit-Hartenberg konvensjonen.
- Hastighetskinematikk og statikk: Jakobimatriser, statikk for åpne kjeder, singulæritetsanalyse, manipulerbarhet.
- Bakover-kinematikk: Analytisk og numerisk bakover-kinematikk.
- Åpne kjeders dynamikk: Forover- og bakoverdynamikk, Euler-Lagrange og rekursiv Newton-Euler formuleringer.
- Trajektorgenerering: Bane, trajektor, tidsskalering.
- Kontrollsystemer: Bevegelse- og kraftstyring.


Forelesninger, øvingsoppgaver og miniprosjekt. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.

Emnet skal gi kunnskap om:
- Industriroboter: Oppbyggning og applikasjoner. 
- Robotkinematikk, koordinatsystemer og Jakobimatriser. 
- Robotdynamikk. 
- Bevegelsesstyring og styring av kontaktkrefter. 

Kurset skal gi ferdigheter i:
- Bruk av Python til å beregne posisjonen og orienteringen til robotens verktøy fra robotens leddvinkler, og vice versa.   
- Programmering av robotbevegelser.
- Simulering av roboter med 3D-grafikk.  

Emnet skal gi kompetanse i:
- Design og implementering av robotsystemer.


Miniprosjekt

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(10286)/FieldValuesAsText

Robotteknikk - TPK4170