Obiettivi formativi
Il corso si propone di introdurre i principali concetti di cinematica, dinamica e controllo dei manipolatori robotici. Vengono inoltre presentati elementi di pianificazione di traiettorie.
Prerequisiti
Propedeuticità consigliate:
Controlli Automatici
Contenuti dell'insegnamento
- Introduzione alla robotica industriale.
Meccanica e controllo dei manipolatori robotici.
- Sistemi di riferimento e trasformazioni.
Posizioni e orientamenti dei bracci di un robot. La matrice di rotazione. Operatori di traslazione e rotazione. Forme minime dell’orientamento:angoli fissi, angoli di Eulero, convenzione asse-angolo, i parametri di Eulero. Considerazioni computazionali.
-Cinematica diretta dei manipolatori.
Classificazionee descrizione dei giunti robotici. Descrizione delle connessioni fra bracci: la notazione di Denavit-Hartenberg modificata. La matrice di trasformazione omogenea. Spazio dei giunti, spazio operativo e spazio di lavoro.
-Cinematica inversa dei manipolatori.
Il problema della solvibilità del problema cinematica inversa. Metodi geometrici e algebrici di soluzione.
-Velocità e forze statiche nei manipolatori.
Velocità lineari e angolari nei corpi rigidi. La matrice Jacobiana e le sue proprietà. Forze statiche nei manipolatori: l’algoritmo ricorsivo in avanti e l'approccio mediante la matrice Jacobiana.
-Cenni sulla dinamica dei manipolatori.
Il tensore di inerzia. Il baricentro dei corpi. Dinamica inversa: formulazione ricorsiva all’indietro di Newton-Eulero. Dinamica diretta: soluzione mediante algoritmi di simulazione.
-Il controllo dei manipolatori.
Controllo PID a giunti indipendenti e controllo con compensazione di gravità. Tecniche di controllo basate sulla dinamica inversa. Controllo a coppia precalcolata.
-Generazione di traiettorie e polinomi interpolanti.
Traiettorie nello spazio dei giunti. Generazione di traiettorie punto-punto e con punti di attraversamento mediante polinomi cubici. Generazione di traiettorie punto-punto e con punti di via mediante raccordi lineari-quadratici.Traiettorie nello spazio operativo. Singolarità cinematiche.
Programma esteso
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Bibliografia
C. Guarino Lo Bianco, `` Analisi e controllo dei manipolatori industriali“, seconda edizione, Pitagora editrice, Bologna,Italia 2011.
L.Sciavicco e B.Siciliano, ``Robotica industriale: modellistica, pianificazione e controllo'', terza edizione, McGraw-Hill Italia, 2008.
J.Craig, ``Introduction to Robotics'', terza edizione, Pearson, 2005.
Metodi didattici
Lezioni orali.
Sono previste alcune ore di esercitazione in Laboratorio Didattico per la simulazione del controllo di un manipolatore industriale.
Modalità verifica apprendimento
Le prove di esame sono svolte per iscritto e si dividono in due parti: nella prima parte è richiesta la soluzione di esercizi di cinematica diretta ed inversa, nella seconda parte è richiesta l’esposizione di argomenti teorici.
Durante lo svolgimento delle lezioni sono previste delle prove intermedie di verifica.
Altre informazioni
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