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ROBOTICA (195MI)

A.A. 2019 / 2020

Docenti 
Periodo 
Secondo semestre
Crediti 
6
Durata 
48
Tipo attività formativa 
Caratterizzante
Percorso 
[IN15+2+ - Ord. 2016] progettazione e prototipazione meccanica
Syllabus 
Lingua insegnamento 

Italiano

Obiettivi formativi 

L'obiettivo formativo che si prefigge il corso consiste nel fornire le basi matematiche per comprendere il funzionamento di un robot industriale da diversi punti di vista: cinematico, dinamico, controllistico e funzionale. Oltre a questo si mira ad acquisire una conoscenza introduttiva sulla componentistica elettromeccanica.

D1 - Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente, al termine del corso, dovrà conoscere i principi base di funzionamento dei robot, delle sue funzionalità e dei componenti meccanici che ne fanno parte.
D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di effettuare un'analisi cinematica di un robot.
D3 - Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado valutare che stratezia di automazione adottare per svolgere una determinata funzione di manipolazione.
D4 - Abilità comunicative
Lo studente dovrà essere in grado di descrivere la funzionalità cinematice e le caratteristiche di un robot con proprietà di linguaggio.
D5 - Capacità di apprendimento
Lo studente dovrà essere in grado di interpretare e impiegare manuali tecnici per programmare un robot.

Prerequisiti 

Fondamenti di automatica

Contenuti 

Introduzione (terminologia: link, joint, reversibilità, struttura [ridondante, cartesiano])
Cinematica (“pose” e matrice di rotazione; angoli di Eulero, Trasformate Omogenee, Coordinate Omogenee, definizione di funz. Cinematica Diretta e trasformate omogenee)
Notazione Denavit Hartenberg
Definizione di spazio operativo, spazio dei giunti, spazio di lavoro, spazio destro.
Errori: Accuratezza e ripetibilità. Definizione e spiegazione del processo di calibrazione.
Problema cinematico inverso (definizione), struttura del robot a polso sferico, Cinematica differenziale, Inversione cinematica numerica (algoritmo di inversione), esempio robot a tre braccia.
Manipolabilità ed elissoide di manipolabilità e di forze.
PID (definizione e struttura di un robot con controllo PID), definizione di moto nello spazio dei giunti o spazio di lavoro, progettazione motore più motoriduttore, formula inerzia ridotta.
Ulteriori approfondimenti sul controllo (Anti wind-up, feed forward, notch filter, controllo di impedenza)

Metodi didattici 

Insegnamento frontale (60%)
Esercitazioni con matlab (30%)
Esercitazioni con ADAMS (10%)

Programma esteso 

Introduzione (terminologia: link, joint, reversibilità, struttura [ridondante, cartesiano])
Cinematica (“pose” e matrice di rotazione; angoli di Eulero, Trasformate Omogenee, Coordinate Omogenee, definizione di funz. Cinematica Diretta e trasformate omogenee)
Notazione Denavit Hartenberg
Definizione di spazio operativo, spazio dei giunti, spazio di lavoro, spazio destro.
Errori: Accuratezza e ripetibilità. Definizione e spiegazione del processo di calibrazione.
Problema cinematico inverso (definizione), struttura del robot a polso sferico, Cinematica differenziale, Inversione cinematica numerica (algoritmo di inversione), esempio robot a tre braccia.
Manipolabilità ed elissoide di manipolabilità e di forze.
PID (definizione e struttura di un robot con controllo PID), definizione di moto nello spazio dei giunti o spazio di lavoro, progettazione motore più motoriduttore, formula inerzia ridotta.
Ulteriori approfondimenti sul controllo (Anti wind-up, feed forward, notch filter, controllo di impedenza)

Modalità di verifica dell'apprendimento 

Test orale e valutazione e una prova pratica di programmazione in matlab su tematiche svolte a lezione.

Testi di riferimento 

B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, "Robotica", McGraw-Hill


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