Il corso è composto da due parti: Servosistemi e Robotica
Parte 1:
Scopo del corso è quello di presentare le principali caratteristiche dei servosistemi ad uno o più gradi di libertà imparando a gestirne gli aspetti meccanici e meccatronici.
Il programma comprende metodologie di modellizzazione cinematica e dinamica, metodologie base di controllo, generazione delle traiettorie.
Parte 2:
Scopo del corso è quello di fornire le conoscenze necessarie per la scelta o la progettazione funzionale e strutturale dei robot e per il loro adattamento ai vari possibili impieghi, per l'inserimento in isole di lavoro, nonché per la formulazione dei modelli matematici ai fini della simulazione cinematica e dinamica e del controllo. Verranno studiate le caratteristiche dei componenti e sarà effettuata l'analisi del sistema robot. Verranno considerate le applicazioni, dall'integrazione del robot in sistemi complessi alla personalizzazione dei robot per usi particolari. Si richiameranno le principali normative legislative e tecniche, italiane ed europee.
Verranno accennate le principale problematiche legate alla micro-robotica: manipolazione di componenti con dimensioni submillimetrica, principali problematiche relative alla miniaturizzazione dei device e dei dispositivi di presa e rilascio per la micromanipolazione ed il microassemblaggio, attuatori.
*Parte 1 - Servosistemi
-Caratteristiche e principali componenti di un servosistema
-Cinematica
-Dinamica
-Algoritmi di controllo
-Progetto del movimento
*Parte 2 - Robotica
-Caratteristiche e struttura dei robot
-Analisi dei manipolatori
-Caratteristiche generali dei manipolatori.
-Metodi per la cinematica e la dinamica di sistemi in 3D
-Pianificazione del moto e sua generazione
-Componenti di robot industriali
-Prestazioni dei robot
-La sicurezza nelle isole robotizzate.
-Criteri di uso dei robot industriali.
-Norme tecniche
-Micro-manipolatori e micro-robot
*Parte 1 - Servosistemi
-Caratteristiche e principali componenti di un servosistema
Stuttura cinematica delle macchine e dei manipolatori con diversi gradi di libertà. Strutture seriali e parallele.
-Cinematica
Cinematica diretta ed inversa. Gradi di libertà, giacobiano, singolarità. Metodi di analisi di strutture cinematiche seriali e parallele.
Strutture con gradi di libertà ridondanti: soluzione ottima.
-Dinamica
Cinetostatica. Dinamica diretta ed inversa. Metodi di analisi di strutture seriali e parallele
-Algoritmi di controllo
Tecniche di controllo nello spazio dei giunti e nello spazio di lavoro: posizione, forza e ibridi.
-Progetto del movimento
Leggi di moto. Pianificazione del moto e genrazione delle traiettorie nello spazio dei giunti ed in quello di lavoro. Movimenti punto-punto, lungo una traiettoria definitia, tempo minimo di azionamento.
*Parte 2 - Robotica
-Origini, storia e generalità sui robot.
Origini e stato dell'arte nella robotica. Scopi e problematiche della robotica industriale.
-Caratteristiche e struttura dei robot
Configurazione base di un robot: il manipolatore, controllore, attuatore, sensori e trasduttori. Caratteristiche generali dei robot industriali.
-Analisi dei manipolatori
Caratteristiche generali dei manipolatori.
a) richiami sulla cinematica diretta ed inversa di sistmi a più gradi di libertà, giacobiano, singolarità, applicazione ai manipolatori.
b) metodi matriciali per l'analisi di sistemi 3D. Posizione ed orientamento di un corpo nello spazio. Sistemi di riferimento, trasformazioni omogenee. Rototraslazioni. Posizione, velocità ed accelerazione. Metodi matriciali per l'analisi di sistemi 3D. Posizione ed orientamento di corpi nello spazio. Sistemi di riferimento. Trasformate omogenee. Rototranslazioni. Matrici di posizione, velocità ed accelerazioni. Matrici di inerzia, delle azioni e della quantità di moto. Metodi analitici e numerici per la soluzione del problemi cinematici diretto ed inverso (posizione, velocità ed accelerazione). Manipolatori con gradi di libertà ridondanti: soluzione ottima.
c) Dinamica dei manipolatori. Modelli a corpi rigidi. Formulazioni di Newton-Eulero e lagrangiana. Analisi e bilanci di forze e momenti.
-Pianificazione del moto e sua generazione
Richiami nella descrizione del moto nello spazio dei giunti e di lavoro.
Richiami sul controllo dei manipolatori (posizione, forza, e ibridi). Sistemi e linguaggi di programmazione per achitetture robotiche.
-Componenti di robot industriali
Attuatori elettrici. Riduttori di velocità e trasmissioni remote. Dispositivi di presa. Sensori di posizione, velocità, ed accelerazione.
-Prestazioni dei robot
Effetti degli errori strutturali, delle elasticità, attrito, gioco, elasticità. Calibrazione cinematica e dinamica. Modelli dinamici a parametri concentrati.
Norme tecniche per la definizione e misura delle prestazioni.
-La sicurezza nelle isole robotizzate.
Norme tecniche italiane ed europee.
Direttiva macchine. Norme tecniche armonizzate.
-Criteri di uso dei robot industriali.
Utilizzo dei robot nei processi industriali. Applicazioni di assemblaggio, manipolazione e lavorazione.
-Norme tecniche
Principale norme tecniche: nomenglatura, presentazione delle caratteristiche, criteri prestazionali e relativi metodi di test, sicurezza, sistemi di coordinate e movimenti, interfaccie meccaniche.
-Micro-manipolatori e micro-robot
Verranno accennate le principale problematiche legate alla micro-robotica: manipolazione di componenti con dimensioni submillimetrica, principali problematiche relative alla miniaturizzazione dei device e dei dispositivi di presa e rilascio per la micromanipolazione ed il microassemblaggio, attuatori.
libri di testo: ROBOTICA INDUSTRIALE, Giovanni Legnani, CEA Casa Editrice Ambrosiana, ISBN 88-408-1262-8
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vedi anche http://robotics.ing.unibs.it
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Parte del materiale sarà disponibile on-line
Lezioni frontali, laboratori di simulazione, seminari, visite didattiche presso aziende o laboratori
Esame scritto con domande di teoria ed esercizi. La parte scritta relativa a cinematica, dinamica, controllo, gestione traiettorie può essere sostituita da un elaborato (scelta dello stuente).