Insegnamento mutuato da: B003860 - ROBOTICA INDUSTRIALE Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI Curriculum ELETTRONICA
Lingua Insegnamento
italiano. Inglese se richiesto da almeno 3 studenti
B. SICILIANO, L. SCIAVICCO LORENZO, L. VILLANI, G. ORIOLO, "ROBOTICA: MODELLISTICA, PIANIFICAZIONE E CONTROLLO," THE MCGRAW-HILL COMPANIES
Pubblicazione: 04/2008 (640 pagine, 37.00 Euro)
Il testo e` anche disponibile in lingua inglese:
B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, Robotics ? Modelling, Planning and Control, Springer, London, UK, 2009
Obiettivi Formativi
Fare acquisire agli allievi familiarità con i robot maggiormente utilizzati nelle applicazioni industriali e non. Trovandosi la robotica al confine tra varie aree come Meccanica, Elettronica, Automatica, Informatica, il corso, oltre a sviluppare in dettaglio gli argomenti di Meccanica necessari per l'analisi e la sintesi di strutture di robot, dovrà fornire strumenti per la comprensione del funzionamento delle parti di un robot che afferiscono a discipline che sono fuori dal bagaglio culturale medio dell'allievo ingegnere elettronico. Ciò al fine di creare, per lo meno, un linguaggio comune con colleghi con diversa specializzazione, secondo l'impostazione meccatronica della progettazione, già digerita da tempo in altre nazioni.
Conoscenza delle più comuni tipologie di robot manipolatori e robot mobili.
Conoscenza del problema cinematico diretto ed inverso e della cinematica differenziale.
Conoscenza delle tipologie di componenti elettromeccanici (sensori, attuatori, organi di trasmissione) utilizzati nei robot industriali.
Conoscenza delle tecniche e delle architetture di controllo più comunemente utilizzate nei robot industriali. Capacità di analizzare un robot industriale a catena aperta semplice utilizzando il metodo di Denavit-Hartenberg, per quanto riguarda la modellazione cinematica, e le equazioni di Lagrange per quanto riguarda la modellazione dinamica.
Prerequisiti
Conoscenze di:
- Geometria Analitica e Algebra Lineare;
- Fisica generale I e II;
- Fisica matematica (desiderata ma non indispensabile);
- Modellazione e Controllo di sistemi LS (LTI).
Metodi Didattici
35 ore di lezioni ex cathedra piu` 15 ore di esercitazioni per un totale di 50 ore previste. Compatibilmente con la disponibilità del laboratorio informatico, parte delle esercitazioni saranno svolte con l'utilizzo del personal computer in ambiente Matlab/Simulink.
Durante il corso saranno possibilmente svolte una o piu` visite presso aziende che sviluppano e/o utilizzano robot industriali.
Modalità di verifica apprendimento
Prova orale
Programma del corso
1 Cinematica di manipolatori
1.1 Metodi per la rappresentazione dell'orientazione: matrici di rotazione, angoli di Euler ZYZ, Rappresentazione asse-angolo
1.2 Matrici di trasfomazione omogenea
1.3 Il metodo di Denavit-Hartenberg applicato a cinematismi seriali
1.2 Cinematica diretta ed inversa di manipolatori.
2 Cinematica differenziale e statica
2.1 Jacobiano geometrico, jacobiano analitico e loro calcolo.
2.2 Soluzione del problema statico di un manipolatore con il principio dei lavori virtuali e la trasposta dello jacobiano.
2.3 Singolarità cinematiche e loro studio
2.4 Analisi della ridondanza
2.5 Inversione della cinematica differenziale
e relativi algoritmi
2.6 Ellissoidi di manipolabilità
3 Dinamica
3.1 Problema dinamico diretto e problema dinamico inverso
3.2 Equazioni di Lagrange per sistemi olonomi e loro applicazione a semplici sistemi a 1 o 2 DOF.
3.3 Applicazione delle equazioni di Lagrange alla determinazione della dinamica inversa di un manipolatore.
3.4 Proprietà del modello dinamico dei manipolatori
3.5 Identificazione dei parametri dinamici
3.6 Modello dinamico nello spazio operativo
4. Pianificazione di traiettorie
4.1 Percorso geometrico e traiettoria
4.2 Traiettorie nello spazio dei giunti
4.3 Traiettorie nello spazio operativo
5. Controllo del movimento
5.1 Controllo nello spazio dei giunti e nello spazio operativo
5.2 Classificazione: controllo centralizzato e decentralizzato
5.3 Controllo indipendente al giunto
5.4 Controllo con compensazione in avanti a coppia calcolata
5.5 Controllo centralizzato
5.6 Controllo nello spazio operativo
5.7 Confronto tra le varie tecniche di controllo
Elenco degli argomenti oggetto di esercitazioni
1. Richiami di algebra lineare
Matrici - Vettori - Trasformazioni lineari - Autovalori e autovettori - Forme bilineari e quadratiche - Pseudoinversa - Decomposizione ai
valori singolari
2. Dinamica
Calcolo del modello dinamico per alcune strutture di manipolatori con il metodo di Lagrange
3. Pianificazione di traiettorie
Algoritmi di generazione di traiettorie con leggi orarie paraboliche, cubiche, quintiche, spline
4. Controllo del moto libero
Confronto tra algoritmi di controllo del movimento di tipo centralizzato e decentralizzato