2020-01-14
120
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
Д.Г. Грязин
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентов направления
220400 – Мехатроника и робототехника
Санкт-Петербург
2007
УДК 61; 62; 681.11; 681.2
Грязин Д.Г. Методические указания по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентов направления 220400 – Мехатроника и робототехника. – СПб: СПбГУИТМО, 2007.- 62 стр.
Настоящее издание содержит методические указания по проведению преддипломной практики и осуществлению дипломного проектирования на этапах выбора темы проекта, выполнения расчётов, обоснования принципиальных и конкретных технических решений, оформления пояснительной записки, разработки алгоритмов и программ математического моделирования, выполнения графических материалов, подготовки к защите и проведения защиты. Материалы содержат приложения, позволяющие студенту использовать унифицированные формы отдельных документов и их фрагментов, уверенно ориентироваться в вопросах формулировки и подготовки задания, использования в разработках отечественных и международных стандартов.
Методические указания предназначены для студентов-дипломников и руководителей дипломного проектирования.
Рецензент - заслуженный деятель науки РФ, д.т.н, профессор И.Б.Челпанов.
Подписано к печати Советом ФТМиТ, протокол №10 от 15.05.2007 г.
В 2007 году СПбГУ ИТМО стал победителем конкурса инновационных образовательных программ вузов России на 2007–2008 годы. Реализация инновационной образовательной программы «Инновационная система подготовки специалистов нового поколения в области информационных и оптических технологий» позволит выйти на качественно новый уровень подготовки выпускников и удовлетворить возрастающий спрос на специалистов в информационной, оптической и других высокотехнологичных отраслях экономики.
Ó Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2007 г.
Ó Грязин Д.Г., 2007 г.
| № П№ п/п | СОДЕРЖАНИЕ | Сстр |
| ВВЕДЕНИЕ | 4 | |
| 1. | Требования к уровню подготовки выпускников по НАПРАВЛЕНИЮ «мехатроника И РОБОТОТЕХНИКА» | 5 |
| 2. | ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, ОРГАНИЗАЦИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКИ | 8 |
| 3. | ТЕМАТИКА ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ (РАБОТ) | 9 |
| 4. | ТРЕБОВАНИЯ И ОБЩИЕ указания ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ | 11 |
| 5. | РУКОВОДИТЕЛЬ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА (РАБОТЫ) И ЕГО ОБЯЗАННОСТИ | 13 |
| 6. | ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ (РАБОТУ) | 14 |
| 7. | ТИПОВАЯ СТРУКТУРА КОНСТРУКТОРСКОГО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА | 15 |
| 8. | СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ | 16 |
| 9. | ТЕМАТИКА И ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ | 22 |
| 10. | СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ К исследовательскОЙ ДИПЛОМНОЙ РАБОТе | 24 |
| 11. | ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ (РАБОТ) | 28 |
| 12. | ТРЕБОВАНИЯ К ДОКЛАДУ | 35 |
| 13. | РЕКОМЕНДАЦИИ РУКОВОДИТЕЛЮ И РЕЦЕНЗЕНТУ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА (РАБОТЫ) ПО ОТЗЫВУ И РЕЦЕНЗИИ | 36 |
| 14 | ТИПИЧНЫЕ ОШИБКИ И НЕДОСТАТКИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ И ЗАЩИТЕ ПРОЕКТА | 37 |
| 15 | ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ДИПЛОМНЫХ РАБОТ | 38 |
| СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | 40 | |
| Приложение № 1 Образцы титульного листа, заданий на выпускную квалификационную работу, отзывов руководителя и рецензента, аннотации (для студентов СПбГУИТМО) | 41 | |
| Приложение № 2 Примерный перечень тем выпускных квалификационных работ | 53 | |
| Приложение№ 3 Перечень основных стандартов, необходимых для дипломного проектирования | 54 |
ВВЕДЕНИЕ
Дипломный проект – это самостоятельная квалификационная работа, по результатам успешной защиты которой выпускнику присваивается квалификация инженера по соответствующей специальности. Выполнение дипломного проекта является завершающим этапом обучения студента.
Темы дипломных проектов определяет выпускающая кафедра на основе предварительных обсуждений предложений предприятий и организаций, заинтересованных в конкретных разработках, направленных на совершенствование существующей и создание новой техники.
Дипломный проект выполняется студентом самостоятельно и именно он несет ответственность за полноту, качество и сроки его выполнения. Для оказания студенту организационно-методической помощи и предоставления консультаций, в ходе выполнения проекта, выпускающая кафедра выделяет каждому студенту-дипломнику руководителя из числа высококвалифицированных преподавателей, научных сотрудников и инженеров, в том числе и из промышленных предприятий. По экономической части и по охране труда консультирование обеспечивают соответствующие специализированные кафедры.
Выпускная квалификационная работа дипломированного специалиста (дипломный проект, дипломная работа) должна представлять собой самостоятельное исследование, связанное с проработкой теоретических, экономических, проектно-конструкторских, технологических задач применительно к техническим устройствам в соответствии с профилем специальности и специализации. При этом дипломная работа, в отличие от проекта, имеющего характер опытно-конструкторской работы, должна иметь научно-исследовательскую направленность и должна быть связана с практическим решением научно-производственных задач. Дипломный проект или дипломная работа должны быть преимущественно ориентированы на использование знаний, полученных в процессе освоения дисциплин специальности и специализаций, а также в процессе прохождения студентом производственных практик. Значительна роль организации процесса прохождения преддипломной практики и выполнения дипломных работ. В данных методических рекомендациях этому аспекту уделяется значительное внимание.
Для направления «Мехатроника и робототехника», в зависимости от направленности и характера решаемых задач, дипломные проекты подразделяются на конструкторские и научно-исследовательские. В приведенных ниже методических рекомендациях эта специфика учитывается.
Автор выражает глубокую признательность проф. И.Б.Челпанову за предоставленные материалы и исключительно ценные советы, позволившие значительно улучшить содержание учебного пособия.
Требования к уровню подготовки выпускников по специальности «мехатроника»
Требования к содержанию и уровню подготовки инженера, которые должны быть продемонстрированы в дипломном проекте или дипломной работе, определяются Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 220400 – Мехатроника и робототехника. Среди многообразия требований, предъявляемых к специалисту, прошедшему обучение, следует выделить следующие основные [1].
Инженер по указанной специальности должен знать:
- методические и нормативные руководящие материалы, касающиеся конструкторской и технологической подготовки производства мехатронных систем, роботов их модулей;
- современные требования рынка наукоемкой продукции к роботам, мехатронным модулям и системам в плане выполнения качественно новых функций, получения высоких скоростей и высокой точности перемещений, использования элементов искусственного интеллекта, компактности устройств при управлении по многим степеням свободы исполнительных механизмов;
- системы и методы проектирования мехатронных робототехнических устройств, интегрированных, гибридных модулей и систем;
- виды первичных и промежуточных преобразователей в мехатронике: электрические, гидравлические, пневматические, химические, тепловые, комбинированные;
- принципы работы, условия монтажа и технической эксплуатации проектируемых изделий, технологию производства механических и электронных модулей роботов, мехатронных устройств и систем;
- технические характеристики и показатели лучших отечественных и зарубежных образцов изделий мехатроники и роботов, аналогичных проектируемым;
- стандарты, методики и инструкции по разработке и оформлению конструкторской документации;
- типовые технические требования, предъявляемые к разрабатываемым изделиям мехатроники и роботам, порядок их аттестации и сертификации;
- методы проведения технических расчетов конструкций исполнительных механизмов с учетом свойств материалов, автоматических приводов, электронных схем, систем датчиков и пр.;
- порядок и методы проведения литературно-патентного анализа (информационного поиска);
- основы эргономики, технической эстетики и художественного конструирования;
- передовой отечественный и зарубежный опыт разработки аналогичной продукции.
Инженер по указанной специальности должен уметь:
- программировать на различных алгоритмических языках;
- разрабатывать математические модели мехатронных устройств, модулей, агрегатов, роботов, робототехнических комплексов, систем и подсистем, а также проводить их анализ с использованием программных и программно-аппаратных комплексов;
- грамотно применять методы автоматизированного проектирования мехатронных систем и роботов с использованием приспособленных для этого программных комплексов;
- использовать при проектировании механических узлов программные средства автоматизации проектирования (пакты ProEngeneer, AutoCAD, Компас и др.), современные компьютерные средства с необходимой периферией;
- разрабатывать алгоритмы управления мехатронными системами и роботами;
- разрабатывать структуры сложных мехатронных и робототехнических систем, используя методы локальных сетей и систем логического управления, их аппаратное и программное обеспечение;
- применять методы искусственного интеллекта при проектировании систем управления мехатронными и робототехническими системами для решения задач планирования, принятия решений и распознавания образов;
- при необходимости разрабатывать интеллектуальный интерфейс для управления мехатронными и робототехническими системами с помощью проблемно-ориентированных языков программирования в режиме диалога оператора с системой управления;
- разрабатывать и создавать системы знаний и экспертные системы для проектирования мехатронных и робототехнических систем, а также для управления ими;
- обеспечить разработку способов, систем и программно-аппаратных средств дистанционного управления с учетом требований эргономики и инженерной психологии;
- применять сенсоры и сенсорные системы, в частности, системы технического зрения, тактильного и силомоментного очувствления, включая их аппаратные части и программное обеспечение;
- определять требования и разрабатывать технические задания на отдельные подсистемы мехатронных систем, включая исполнительные механизмы, электронные, электромеханические и прочие устройства и подсистемы;
- выбирать и разрабатывать приводы для мехатронных систем, осуществлять их расчет, математическое моделирование и проводить испытания;
- применять микропроцессорные устройства и системы управления для всех уровней управления мехатронных и робототехнических систем, математическое и полунатурное моделирование, исследование и отладку;
- разрабатывать информационно-измерительные комплексы встроенного контроля и диагностики мехатронных и робототехнических модулей, их программно-аппаратное обеспечение;
- проводить диагностику мехатронных модулей и модулей роботов, планировать и выполнять профилактические работы;
- проводить анализ технологических процессов в различных отраслях промышленности с целью выработки рекомендаций по внедрению средств мехатроники и роботов и анализа ожидаемого эффекта;
- определять требования к структуре и составу мехатронных и робототехнических систем, к их программному обеспечению для конкретных технологических процессов;
- демонстрировать результаты разработок в виде презентаций с широким использованием трехмерной компьютерной графики и анимации;
- проводить технико-экономическое обоснование разработок мехатронных и робототехнических модулей и систем;
- определять социальную и экономическую эффективность внедрения и использования мехатронных систем и роботов;
- обеспечивать внедрение и эксплуатацию мехатронных и робототехнических устройств, модулей и агрегатов, сопровождение и модернизацию управляющего программного обеспечения комплекса и его отдельных подсистем;
- обеспечивать соблюдение эргономических требований и требований к безопасности разрабатываемого оборудования при его эксплуатации.
Для компетентного и ответственного решения профессиональных задач инженер должен иметь подготовку, достаточную для выполнения следующих профессиональных обязанностей:
- разработки проектов сложных и средней сложности изделий с использованием программных средств автоматизации проектирования механических и электронных модулей, передового опыта разработки новых изделий, удовлетворяющих техническим требованиям, требованиям технологичности, стандартам, нормам охраны труда, при использовании в них по возможности стандартизованных и унифицированных деталей и сборочных единиц;
- проведения патентных исследований;
- определения показателей технического уровня проектируемых мехатронных изделий и роботов;
- составления кинематических схем, схем общих компоновок и стыковки механических исполнительных и электронных модулей;
- выбора алгоритмов функционирования мехатронных систем в целом, сенсорных управляющих электронных подсистем и модулей, выполнения всех необходимых технических расчетов по проектам;
- проведения технико-экономического и функционально-стоимостного анализа эффективности использования спроектированных мехатронных изделий и роботов;
- составления технического описания, инструкций по эксплуатации, наладке и ремонту, пояснительной записки к ним, карт технического уровня, паспортов (в том числе патентных и лицензионных), программ испытаний, технических условий, и другой технической документации.
Настоящие методические рекомендации ориентированы на то, чтобы перечисленные знания и умения в максимальной мере проявились и были продемонстрированы при выполнении дипломных проектов (работ) и при их защите.
