Obiettivi formativi
Il corso è concepito per fornire agli studenti gli strumenti richiesti per lo sviluppo dei sistemi di controllo dei manipolatori industriali e, piu' in generale, dei sistemi meccatronici.
In particolare, il corso verterà sui seguenti punti salienti:
- analisi dei sistemi meccanici complessi e sviluppo di modelli dinamici tenendo conto degli effetti inerziali, elastici e di attrito;
- studio delle principali tecniche di controllo non lineare utilizzate per l'asservimento dei manipolatori industriali;
- apprendimento del linguaggio di programmazione di un manipolatore industriale commerciale.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:
- sviluppare autonomamente il modello dei manipolatori industriali o dei sistemi meccatronici;
- studiare in simulazione il comportamento dei manipolatori industriali o dei sistemi meccatronici;
- effettuare la taratura dei sistemi di controllo dei manipolatori industriali;
- sviluppare dei programmi di controllo nel linguaggio di programmazione di un manipolatore commerciale.
Prerequisiti
Il corso richiede la conoscenza preliminare di alcune nozioni di base della cinematica dei manipolatori. Lo studente deve conoscere e saper utilizzare alcuni operatori quali matrici di rotazione, matrici di trasformazione omogenea, ecc.. All'inizio del corso sono previsti alcuni brevi richiami dei principali concetti di base.
Contenuti dell'insegnamento
Richiami alla cinematica dei manipolatori (4 ore)
- L'ellissoide di manipolabilità
Richiami alla statica dei manipolatori (4 ore)
- Il principio dei lavori virtuali
Dinamica dei manipolatori (20 ore)
- Il baricentro dei sistemi rigidi
- Il tensore di inerzia dei sistemi rigidi
- Il teorema degli assi paralleli
- Valutazione del tensore di inerzia dei sistemi compositi
- Richiami dell'algoritmo ricorsivo di Newton-Eulero
- L'approccio di Eulero-Lagrange
- La proprietà di passività
- Soluzione del problema della dinamica diretta
Il controllo dei manipolatori (14 ore)
- Richiami e approfondimenti sulle tecniche di controllo a giunti indipendenti
- Il controllo centralizzato proporzionale-derivativo
- Il controllo a dinamica inversa
- Il controllo a dinamica inversa nello spazio operativo
- Il controllo ad impedenza
- Il controllo posizione-forza
Programmazione dei manipolatori industriali (2 ore)
- Il linguaggio di programmazione PDL2
Programma esteso
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Bibliografia
C. Guarino Lo Bianco, `` Analisi e controllo dei manipolatori industriali“, 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
Il corso viene svolto tramite lezioni orali frontali che prevedono tanto argomenti teorici che esercitazioni svolte in aula dal docente.
Sono previste esercitazioni in Laboratorio Didattico per verificare sperimentalmente le nozioni acquisite e per esercitarsi con il linguaggio di programmazione PDL2 (14 ore).
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 dinamica,
- nella seconda parte è richiesta l’esposizione di argomenti teorici.
Il voto finale è ottenuto dalla media dei risultati delle due prove, eventualmente integrata con i punteggi legati alle attività progettuali di laboratorio
Durante lo svolgimento delle lezioni sono previste delle prove intermedie di verifica.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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