DINAMICA E CONTROLLO DEI SISTEMI ROBOTICI

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
AUTOMATICA (ING-INF/04)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

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 e di attrito;
- studio delle principali tecniche di controllo non lineare utilizzate per l'asservimento dei manipolatori industriali;

Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:
- sviluppare autonomamente il modello dei manipolatori industriali o dei sistemi meccatronici;
- studiare il comportamento dei manipolatori industriali o dei sistemi meccatronici;
- effettuare la taratura dei sistemi di controllo dei manipolatori industriali;

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 (16 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

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 (14 ore).

Modalità verifica apprendimento

Le prove di esame sono svolte per iscritto e si dividono in due parti:
nella prima parte (Parte A), della durata di 1h:30m, è richiesta la soluzione di esercizi di dinamica (punteggio massimo 32/30),
nella seconda parte (Parte B), della durata di 1h:30m, è richiesta la trattazione di argomenti teorici sviluppati nel Corso (punteggio massimo 32/30).
La Parte A può essere superata mediante una prova intermedia eseguita durante lo svolgimento delle lezioni.
L'esame è superato se si è conseguito un voto superiore a 18/30 in entrambe le prove.
Il voto finale è ottenuto come media dei risultati delle due parti, cui viene aggiunto il punteggio acquisito nelle attività di laboratorio (punteggio massimo 2/30).
Se il voto finale supera i 30/30 viene attribuita la lode.