Výučbové centrum (PK8-L2 )

Zodp. osoba: doc. Ing. Ivan Virgala, PhD.

Umiestnenie: Park Komenského 8, 1. poschodie

Kapacita: 12

Laboratórium – výučbové centrum vzniklo ako súčasť národného projektu „Vysoké školy ako motory rozvoja vedomostnej spoločnosti“ ITMS 26110230120 financovaný zo zdrojov EU. Projekt bol realizovaný s podporou Ministerstva školstva, výskumu a športu Slovenskej republiky a s podporou Centra vedecko-technických informácií.

Zameranie laboratória

Laboratórium je zamerané na CAD systémy, Fyzikálne modelovanie v Matlab/Simulink, Programovanie PLC systémov B&R a tvorba pneumatických a hydraulických systémov, tvorba senzorových systémov. Laboratórium je zamerané aj na simulácie dynamických systémov v produktoch spoločnosti MSC. Realizujú sa tu aj simulácie mechatronických a robotických systémov.

Ciele laboratória

Cieľom laboratória je poskytnúť priestor študentom a zamestnancom pre účely modelovania a simulácie mechatronických systémov a programovania a simulácie riadiacich systémov. Cieľom je aj vytvoriť priestor pre tvorbu CAD modelov zariadení a analýzu pomocou numerických výpočtových metód.

Prístrojové vybavenie laboratória

Hardvérový simulátor dSpace

Hardvérový simulátor dSpace pre simuláciu mechatronických sústav. Systémy rýchleho prototypovania dSPACE sú flexibilné systémy, ktoré pomáhajú vývojárom zariadení na celom svete dostať svoje vízie a nápady do reálnej podoby v reálnom prostredí, so skutočnými senzormi a akčnými členmi a v reálnom čase. Systémy riešia požiadavky na návrh mechatronického riadenia, ako aj vývoj založený na údajoch vo všetkých oblastiach automobilového priemyslu a v iných odvetviach, ako je letectvo, lekárska veda alebo robotika. Proces návrh technickej sústavy, ktorý je podporený modelom  sústavy (angl. model based design) umožňuje už v rannej etape procesu návrhu technickej sústavy odhaliť slabé miesta sústavy a odladiť ju tak aby bol čo najrýchlejšie dosiahnutý cieľ – rýchly a nízko nákladový vývoj výrobku. Testovanie v reálnom čase zahŕňa dva druhy testovania: tzv. rýchle prototypovanie (angl. rapid prototyping) a tzv. testovanie s hardvérom v uzavretej slučke (obvode) (angl. hardware-in-the-loop – HIL).

HIL testovanie sa obyčajne realizuje tak, že riadená sústava bež ako simulácia na počítači resp. simulátore ako je napríklad systém dSpace. Simulácia HIL sa predovšetkým využíva pri zložitých riadiacich úlohách, a pri sústavách, ktoré vyžadujú veľké realizačné náklady, kde by neúspech znamenal vysoké ekonomické straty alebo ohrozenie ľudských životov (automobily, lietadla, vojenská technika, vesmírne zariadenia atď.). Kvôli týmto dôvodom sa aspoň v prvých etapách neodlaďuje riadiaci systém so skutočnou riadenou sústavou, ale táto je nahradená simulačným modelom, ktorý je beží v hardvérovom simulátore. Prípadný neúspech takejto HIL simulácie nás teda upozorní na chyby a slabé miesta, ktoré môžeme takto odladiť, a to bez obrovských škôd, ktoré by ináč napáchal test so skutočným výrobkom.

Zariadenie dSpace je získané zo zdrojov EU v rámci projektu "Centrum výskumu riadenia technických environmentálnych a humánnych rizík pre trvalý rozvoj produkcie a výrobkov v strojárstve" (IMTS:26220120060), na základe podpory operačného programu Výskum a vývoj financovaného z Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

Multifunkčné vstupno-výstupné karty MF634 PCI Express

Meracie karty sú použiteľné pre pracovné stanice PC a sú použiteľné v laboratórnych a aj v priemyselných podmienkách. Karty sú podporované produktami Matlab/Simulink – Simulink Desktop Real-Time a Simulink Real-Time pre Matlab. Spolu s týmito balíkmi tvoria tieto karty integrované a ľahko použiteľné prostredie pre vývoj aplikácií pre riadenie a simulácie v reálnom čase.

Karty je možné využiť pre rôzne aplikácie ako napríklad meranie jednosmerných napätí, pripojenie snímačov a prevodníkov k vstupom karty, riadenie a monitorovanie procesov, viackanálový zber dát, simulácie v reálnom čase, šírkovo-pulzná modulácie, meranie frekvencie a striedy signálov, generovanie frekvenčných signálov, pripojenie enkóderových snímačov atď.

PLC B&R tréningové moduly rady X20 system a Power Panel

Tréningové moduly umožňujú rýchlu stavbu prototypov riadiacich systémov. Systémy X20 sú jednoducho rozširovateľné s uchytením na DIN lištu. Obsahujú jednoduchý systém svorkovníc pre jednoduché realizácie kabeláže. Systémy Power panel sú kompaktné riadiace systémy s operátorským panelom HMI (human machine interface).

Vybavenie tohto laboratória podporila spoločnosť B&R za čo jej patri poďakovanie.

Segment pneumatického kĺbu so sférickým pohybom

Ide o polohovací systém s možnosťou polohovanie koncového bodu v priestore pomocou riadenia tlaku vzduchu v jednotlivých pneumatických vlnovcoch s možnosťou jemného polohovania pomocou krokových motorov

Didaktické modely manipulačných zariadení

Manipulačné zariadenia vznikli v rámci riešenia diplomových prác a je možné ich využiť pre experimenty s riadiacimi  systémami. Na týchto modeloch je možné overiť matematické modely a riadiace algoritmy.

Tréningové pracovisko so SCARA robotom

Pracovisko obsahuje pracovný stôl a stojan s uchyteným robotom s kinematikou Scara. Zariadenie je možné využiť pre testovanie riadiacich algoritmov.

Pracovisko s priemyselným robotom a dopravníkom pre manipuláciu s objektami

Pracovisko obsahuje priemyselný robot ABB IRB120 s maximálnou nosnosťou 3kg a s dosahom 580 mm. Súčasťou pracoviska je aj pásový dopravník a kamerový senzor Cognex pre detegovanie objektov. Pracovisko je používané pre praktické časti cvičení a riešenie záverečných a diplomových prác.

Pracovisko s kolaboratívnym robotom pre minimálne invazívne chirurgické zákroky

Pracovisko obsahuje redundantný kolaboratívny robot Franka Emika Panda 7DOF so siedmimi stupňami voľnosti. Ako koncový efektor je na vyvinutý prototyp koncový efektor s možnosťou ovládanie pohybu. Vytvorené je ovládacie užívateľské prostredie s joystickom a dotykovou obrazovkou. Pre účely testovania je k dispozícií aj model ľudského tela.

Núdzová umelá pľúcna ventilácia

Prototyp vyvinutej umelej pľúcnej ventilácie je postavený z priemyselných komponentov a jeho základom je ambuvak, ktorý je periodicky stláčaný pre vytvorenie dýchacieho cyklu pacienta. V užívateľskom rozhraní zariadenia je možné nastaviť inspiračný a expiračný tlak a čas. Zariadenie má aj adaptívny režim, kedy sa režim ventilovania pacienta prispôsobí dýchacej aktivite pacienta.

Softvérové vybavenie laboratória

Balík Automation Studio – pre programovanie PLC od B&R

Balík Siemens TIA portal, (Step7, PLC SIM, WINCC)

SolidWorks, NX

Matlab/Simulink

Vyučované predmety

Vnorené systémy mechatronických sústav

Mikroprocesorová technika

Mechatronika robotov

Optimalizácia mechatronických systémov

Kybernetika a informatika

Elektromechanické systémy

Programovanie aplikácií

Modelovanie a simulácia so servisnými robotmi

Semestrálny projekt

Teória dynamických systémov

Mechatronika

Inteligentné systémy v robotike

Modelovanie dynamických systémov

Flexibilné výrobné systémy CIM