Dettagli sull'Insegnamento per l'A.A. 2019/2020

Prerequisiti

Gli studenti devono avere le nozioni di base dell’analisi matematica e della meccanica. Inoltre, è utile una conoscenza di base di sistemi dinamici e controllo.

Obiettivi

L’obiettivo del corso è di avviare gli studenti allo studio delle tecniche di modellistica, simulazione e controllo di robot industriali. Al completamento di questo modulo lo studente sarà in grado di ricavare e implementare modelli cinematici e dinamici di manipolatori meccanici, di costruire pianificatori di traiettorie e di progettare schemi di controllo.  Più in generale, il risultato dell’apprendimento sarà di aumentare l’abilità dello studente nelle attività di modellistica, progetto di sistemi di controllo e simulazione attraverso l’applicazione di queste attività nel settore stimolante della robotica industriale.

Sillabo

• Definizione di robot industriale e dei suoi sottosistemi (hardware e software). Classificazione dei robot sulla base delle geometrie e della struttura meccanica.
• Cinematica dei Robot: trasformazioni di coordinate tra sistemi di riferimento; operatori di rotazione; rappresentazione degli orientamenti; matrici ortonormali; terne angoli di Eulero; asse e angolo di Eulero. Cinematica del corpo rigido; velocità lineari e angolari; accelerazione angolare. Cinematica del robot: giunti prismatici e rotoidali; descrizione cinematica di catene di corpi rigidi; la notazione di Denavit Hartenberg; il problema cinematico inverso, soluzioni in forma chiusa; cinematic differenziale; Jacobiano algebrico e geometrico. Metodi numerici per il calcolo della cinematica inversa, singolarità cinematiche, ridondanza cinematica. Simulazione cinematica. Pianificazione di traiettorie.
• Statica del robot: principio dei lavori virtuali; trasformazioni di forze e momenti; la matrice di cedevolezza e la sua inversa (rigidezza).
• Dinamica del robot: formulazione di Lagrange, calcolo dell’energia cinetica e potenziale di un manipolatore a catena aperta; il modello dinamico di un robot e le sue proprietà; la formulazione di  Newton-Eulero e un metodo efficiente per il calcolo della dinamica inversa.
• Controllo di robot: architetture di controllo di robot industriali; controllo PD e PID locale; controllo PD con compensazione di gravità; sistemi di controllo basati sul modello per l’inseguimento di traiettorie: controllo a coppia pre-calcolata e a coppia calcolata.
• Elementi di programmazione in Matlab per la simulazione di sistemi dinamici e la rappresentazione grafica di oggetti. Elementi di programmazione di robot.
• Elementi di modellistica e controllo dei motori elettrici per la robotica: principi di conversione elettromeccanica; macchine in corrente continua e relativi modelli dinamici;il campo magnetico rotante; macchine in corrente alternata: motori asincroni e motori sincroni a magneti permanenti; modelli dei motori a magneti permanenti e asincroni; controllo vettoriale; schemi a blocchi dei principali azionamenti elettrici elettrici per la robotica.

Descrittori di Dublino

Alla fine del corso, lo studente dovrebbe

Testi di riferimento

• Costanzo Manes, Handouts http://ing.univaq.it/manes/Didattica_Robotica_Industriale/Materiale_Didattico_Robotica.html   
• B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo,, Introduction to Robotics: Mechanics and Control , Springer Verlag. 2009.    
• J.J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control , Prentice Hall. 2004.    

Modalità d'esame

Un esame orale. È possibile presentare una relazione su di un argomento specifico.

Aggiornamenti alla pagina del corso

• A.A. 2012/2013
• A.A. 2013/2014
• A.A. 2014/2015
• A.A. 2015/2016
• A.A. 2016/2017
• A.A. 2017/2018
• A.A. 2018/2019
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