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
<br />Prerequisiti consigliati<br />Controlli Automatici<br />Controlli Digitali
Contenuti dell'insegnamento
<br />- Introduzione alla robotica industriale.<br />Meccanica e controllo dei manipolatori robotici.<br /><br />- Sistemi di riferimento e trasformazioni. <br />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.<br /><br />-Cinematica diretta dei manipolatori.<br />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.<br /> <br />-Cinematica inversa dei manipolatori. <br />Il problema della solvibilità del problema cinematica inversa. Metodi geometrici e algebrici di soluzione.<br /><br />-Velocità e forze statiche nei manipolatori.<br />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.<br /><br />-Cenni sulla dinamica dei manipolatori.<br />Il tensore di inerzia. Il baricentro dei corpi. Dinamica inversa: formulazione ricorsiva all’indietro di Newton-Eulero. Dinamica diretta: soluzione mediante algoritmi di simulazione.<br /><br />-Il controllo dei manipolatori.<br />Controllo PID a giunti indipendenti e controllo con compensazione di gravità. Tecniche di controllo basate sulla dinamica inversa. Controllo a coppia precalcolata.<br /><br />-Generazione di traiettorie e polinomi interpolanti.<br />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, `` Cinematica dei manipolatori“, Pitagora editrice, Bologna,Italia 2004.<br />L.Sciavicco e B.Siciliano, ``Robotica industriale: modellistica e controllo di manipolatori'', McGraw-Hill Italia, 1995.<br />J.Craig, ``Introduction to Robotics'', seconda edizione, Addison-Wesley, 1989.<br />
Metodi didattici
<br />Metodi di insegnamento<br />Il corso prevede lo svolgimento di lezioni mediante didattica frontale. Sono previste inoltre una serie di esercitazioni svolte in Laboratorio Didattico durante le quali verrà studiata la dinamica dei manipolatori robotici e verrà simulato il loro controllo in ambiente Simulink.<br />Modalità d'esame<br />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.<br />Durante lo svolgimento delle lezioni sono previste delle prove intermedie di verifica.<br />
Modalità verifica apprendimento
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Altre informazioni
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