Anno di corso: 1

Crediti: 8
Crediti: 8
Crediti: 8
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale

Anno di corso: 2

Anno di corso: 3

ROBOTICA E AUTOMAZIONE

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2016/2017
Anno di corso: 
3
Anno accademico di erogazione: 
2018/2019
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
76
Prerequisiti: 

Prerequisiti suggeriti

Regressione lineare e stima a minimi quadrati
Ottimizzazione non-lineare non vincolata
Calcolo matriciale e proprietà delle matrici
Sistemi di equazioni differenziali lineari del 1º ordine (di cosa si tratta, non metodi risolutivi)

Moduli

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

L'esame viene superato facendo la media aritmetica tra le due parti di Robotica e di Automatica.

Robotica
lo sviluppo di 3 programmini matlab durante il periodo di erogazione dell'insegnamento (si è verificato pochissime volte che venga richiesto di sostenere questa parte di esame fuori dal periodo di erogazione dell'insegnamento, ma su richiesta è possibile organizzarsi in tal modo) sui seguenti temi:
Roto-traslazioni di un corpo rigido nel piano
Roto-traslazioni di corpi rigidi nello spazio
Convenzioni di Denavit - Hartemberg
scritto a fine erogazione dell'insegnamento sugli argomenti non oggetto dei programmini matlab
cinematica diretta ed inversa di bracci manipolatori (domande a risposta aperta)
interpolazione di traiettoria mediante profili trapezoidali di velocità (domande a risposta aperta)
sensoristica di misura della distanza (domande a risposta aperta e/o esercizietto)
Automazione
sviluppo di un programma simulink / matlab assegnato dal docente; si richiede di completare questo sviluppo entro un mese dall'assegnamento, altrimenti verrà ri-assegnato un altro programma

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Questo insegnamento ha lo scopo di fornire da un lato una introduzione alla robotica industriale e di servizio. Dall'altro di introdurre gli elementi della automatica ovvero le basi della teoria dei sistemi e del controllo lineare.

Contenuti

Robotica
Roto-traslazioni;
Manipolatori industriali
Basi mobili
Sensoristica
Automatica
Introduzione ai Sistemi Dinamici (tempo continuo)
Teoria del Controllo Lineare (tempo continuo)
Progetto di un controllo retroazionato per Motori a corrente continua

Programma esteso

Robotica
rassegna di applicazioni della robotica
rappresentazione delle rototazioni in coordinate cartesiane;
rappresentazione delle traslazioni in coordinate cartesiane;
rappresentazione delle roto-traslazioni in coordinate omogenee;
introduzione alla cinematica dei manipolatori industriali
modellazione con convenzioni di Denavit - Hartemberg degli elementi di catene cinematiche aperte
interpolazione di traiettoria con profili trapezoidali di velocità per manipolatori con controllo indipendente ai giunti
rassegna di cinematiche di basi mobili
tassonomie di sensori
sensori di distanza
misura di distanza a triangolazione (diodo emettitore - rivelatore, luce strutturata semplice e con pattern pseudo-casuale, stereo camere, etc.)
misura di distanza a tempo di volo (ultrasuoni, laser range finder, laser scanner ad 1 e più piani di scansione, scansione meccanica, mems micro-mirrors, phased arrays, etc.)
misura di prossimità (induzione, condensatori, effetto Hall, fotocellule, etc.)
Automatica
Introduzione ai Sistemi Dinamici (tempo continuo)
Definizioni (movimento, traiettoria, stati di equilibrio, stabilità)
Criteri di Stabilità, Controllabilità, Osservabilità
Funzioni di Trasferimento, Trasformata di Laplace
Risposta in frequenza (Diagrammi di Bode)
Sistemi Risonanti
Teoria del Controllo Lineare (tempo continuo)
Introduzione alla Teoria del Controllo - Architetture di Controllo
Sistemi di Controllo lineari tempo-invarianti
Sistemi retroazionati (stabilità, performance)
Diagramma di Nyquist - Stabilità Robusta
Progettazione di un controllo retroazionato - Tecnica dell'Assegnazione dei Poli
Progetto di un controllo retroazionato per Motori a corrente continua
Modello Motore DC (Leggi di Lorentz e Faraday-Henry)
Controllo lineare retroazionato di un Motore DC

Bibliografia consigliata

Libri di testo
P. Bolzern, R. Scatolini, N. Schiavoni, "Fondamenti di Controlli Automatici", 2 Ed., McGraw-Hill, 2004;
testo complementare: R. C. Dorf, R. H. Bishop, "Controlli Automatici", Prentice Hall;
testo sui motori DC: G. Ferretti, G. Magnani, "Modellistica e controllo dei servomeccanismi di posizione con motori a magneti permanenti", Pitagora Editrice, Bologna, 2002;
Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani, L., Oriolo, G., "Robotics: Modelling, Planning and Control", Advanced Textbooks in Control and Signal Processing, Springer, 2009;
(out of print) K. S. Fu, R. C. Gonzalez, C. S. G. Lee, "Robotics: Control, Sensing, Vision, and Intelligence", McGraw-Hill, 1987;
J. J. Craig, "Introduction to Robotics, Mechanics and Control", 3rd ed, Pearson Ed. Int., 2005
R. Siegwart, I. R. Nourbakhsh, D. Scaramuzza, "Introduction to Autonomous Mobile Robots", 2nd ed., MIT Press, 2011
Altro materiale
Brevi video per la parte di robotica (audio e schermo di tablet usato come lavagna, preso da video di lezioni di anni precedenti) per ciascun singolo sotto-argomento
Ulteriore materiale, disponibile sulla piattaforma elearning

Metodi didattici

lezioni frontali e svolgimento di esercizi alla lavagna
lezioni, disponibili anche in video via elearning, consistenti in audio e video dello schermo di tablet usato come lavagna di lezioni di anni precedenti
attività in laboratorio (matlab)