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MARCO TRONCOSSI
Docente Interateneo
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Industrial Robotics
Advanced Automotive Engineering (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Gli studenti apprendono gli elementi di base per modellare la cinematica, la statica e la dinamica dei sistemi articolati spaziali, su cui si basano gli attuali robot industriali. Inoltre, gli studenti apprendono le conoscenze di base dei criteri di utilizzo, della pianificazione del movimento, nonché degli aspetti economici e organizzativi necessari per integrare i robot nei sistemi di produzione.
Prerequisiti
MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE (Corso di Laurea triennale)
Programma del corso
Il corso si articola nelle seguenti sezioni:
1. INTRODUZIONE ALL ROBOTICA. Introduzione. Origini. Stato attuale della robotica. Classificazione generale dei robot. Obiettivo della robotica industriale. Problematiche di studio della robotica industriale.
2. STRUTTURA E CARATTERISTICHE GENERALI DEI ROBOT. Introduzione. Configurazione base di un robot. Il manipolatore. Organi terminali. Attuatori. Sensori. Controllore. Linguaggi e sistemi di programmazione. Caratteristiche generali di un robot industriale. Precisione e calibrazione.
3. MATRICI DI TRASFORMAZIONE DELLE COORDINATE. Introduzione. Posizione e orientamento di un corpo rigido e sistemi di riferimento. Matrici per la trasformazione delle coordinate. Rotazioni e traslazioni. Trasformazioni omogenee.
4. CINEMATICA DEI MANIPOLATORI. Introduzione. Modello cinematico di un manipolatore. Matrici di Denavit-Hartenberg. Equazioni cinematiche. Problema cinematico diretto e inverso. Relazioni differenziali del moto. Jacobiano di un manipolatore. Singolarità.
5. STATICA DEI MANIPOLATORI. Introduzione. Analisi delle forze e dei movimenti. Bilanciamento di forze e momenti.
6. DINAMICA DEI MANIPOLATORI. Introduzione. Richiami di dinamica del corpo rigido. Equazioni del moto. Problema dinamico diretto e inverso.
7. GENERAZIONE DELLA TRAIETTORIA. Introduzione. Considerazioni generali sulla generazione e descrizione della traiettoria. Generazione della traiettoria nello spazio dei giunti e nello spazio cartesiano. Programmazione della traiettoria usando il modello dinamico.
8. CONTROLLO DEI MANIPOLATORI. Introduzione. Controllo di posizione; Controllo di velocità; Controllo di Forza. Sistemi di controllo degli attuali robot industriali.
9. ASPETTI GESTIONALI ED ECONOMICI (cenni). Normativa della robotica industriale. Impatto dell'automazione sui processi produttivi.
10. PROBLEMI ED APPLICAZIONI
Metodi didattici
L’insegnamento prevede:
1. Lezioni frontali teoriche svolte alla lavagna e con l’ausilio di sistemi multimediali.
2. Un ciclo completo di esercitazioni e illustrazione di applicazioni reali che affianca e integra le lezioni teoriche.
3. Introduzione all'uso di software di simulazione.
Lezioni svolte in aula ed in laboratorio informatico.
In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio [https://elearning-sicurezza.unibo.it/], in modalità e-learning.
Testi di riferimento
Testo di riferimento [Reference book]
• Siciliano B., Sciavicco L., Villani L., Oriolo G., “Robotics: Modelling, Planning and Control”, Springer, 2009.
Testo consigliato [Suggested book]
• Siciliano & Khatib eds., Handbook of Robotics, Springer, New York, 2008
Testi di approfondimento [In-depth readings]
• Tsai L.W., “Robot Analysis, The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators”, John Wiley & Sons, 1999.
• Merlet J.P., Parallel robots. Kluwer, Dordrecht, 2000.
• Nof S.Y. “Handbook of Industrial Robotics”, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1999.
• Engelberger J.F., “Robotics in Practice: Management and applications of industrial robots”, Avebury Publishing Company, 1980.
• Craig J., Introduction to Robotics, Mechanics and Control, 1989, Addison-Wesley Publishing Company.
• Erdman and Sandor, “Analysis and Synthesis of Mechanisms”, voll. 1 and 2, 1990, Prentice-Hall.
• Suh C.H. and Radcliffe C. W., “Kinematics and Mechanisms Design”, John Wiley & Sons, 1978.
• Sandler Ben-Zion, “Robotics: Designing the Mechanisms for Automated Machinery”, Academic Press, 1999.
• Rivin, E. I. “Mechanical design of Robots”, McGraw-Hill, 1988.
Verifica dell'apprendimento
La verifica della preparazione viene effettuata alla fine del corso mediante un esame orale sui temi principali del corso.
La prova orale è basata su un numero di domande (tipicamente da 2 a 4 quesiti) includenti sia domande di teoria sia esercizi applicativi.
Il voto finale risulta dalla media aritmetica dei voti ottenuti dalle singole risposte. Condizione necessaria per superare la verifica è che il punteggio di almeno due risposte risulti sufficiente.
Lo studente può decidere di rifiutare un voto sufficiente una sola volta.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: tramite le lezioni frontali, lo studente familiarizza con i sistemi robotici ed i loro componenti, e apprende i metodi e le tecniche principali per la progettazione del loro movimento e per la loro integrazione all’interno degli impianti di produzione.