Fondamenti di robotica

Corso di Laurea in Ingegneria dell'Automazione

Prof. Paolo Rocco

Orario

L'insegnamento e' offerto al secondo semestre.

Programma dell'insegnamento

Introduzione alla robotica

Robot industriali, robot di servizio, mercato della robotica, trend in atto.

Caratterizzazione e selezione del robot

Specifiche tecniche del robot. Scelta del robot in base all'applicazione. Strumentazione.

Posizione e orientamento del corpo rigido

Formalismi per rappresentare la posizione e l'orientamento di un corpo rigido. Matrici di rotazione, angoli di Eulero, quaternioni. Matrici di trasformazione omogenea.

Cinematica del robot

Legami tra le posizioni dei giunti e dell'organo terminale. Cinematica diretta: convenzione di Denavit Hartenberg. Cinematica inversa.

Cinematica differenziale del robot

Legami tra le velocita' dei giunti e dell'organo terminale. Lo Jacobiano del robot. Singolarita' cinematiche. Cinetostatica.

Pianificazione del moto

Programmazione del moto del robot: linguaggi di programmazione. Pianificazione del percorso e pianificazione della traiettoria. Traiettorie nello spazio dei giunti: profili di velocita' trapezoidale. Traiettorie nello spazio operativo: traiettorie di posizione e orientamento

Attuatori e sensori per la robotica

Motori brushless. Sensori di posizione.

Controllo dei manipolatori robotici

Controllo cinematico. Controllo del giunto robotico. Effetti della flessibilita' ai giunti

Evoluzioni nella robotica (cenni)

Interazione con l'ambiente: sensori di forza e di visione. Robot ridondanti. Robot collaborativi

Alcune delle sessioni di laboratorio si baseranno su strumenti di simulazione al computer e di strumenti commerciali per la programmazione offline robot.

Prerequisiti

Nozioni di base sul controllo automatico e sulla meccanica.

Bibliografia

B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo: Robotica: modellistica, pianificazione e controllo 3a ed., McGraw Hill, 2008

G. Magnani, G. Ferretti, P. Rocco Tecnologie dei sistemi di controllo, 2a ed., McGraw Hill, 2007

Materiale didattico

Introduzione al corso

Robotica industriale e di servizio

Caratterizzazione e selezione del robot

Posizione e orientamento del corpo rigido

Cinematica del robot

Cinematica differenziale del robot

Cinetostatica del robot

Programmazione del moto

Generazione delle traiettorie

Attuatori per il controllo del moto

Sensori per il controllo del moto

Controllo del moto

Controllo del giunto flessibile

Argomenti avanzati di robotica

Sessioni di laboratorio con MATLAB/Simulink/Robotics Toolbox

Per partecipare alle attivita' di laboratorio, gli studenti devono portare con se' il proprio computer. E' necessario installare la propria copia di MATLAB/Simulink seguendo le istruzioni disponibili a:

https://www.software.polimi.it/mathworks-matlab/

E' inoltre necessario installare un toolbox aggiuntivo, il Robotics Toolbox di Peter Corke. Le istruzioni per scaricare e installare il toolbox (l'ultima versione e' la 10.4) sono disponibili all'indirizzo:

https://petercorke.com/toolboxes/robotics-toolbox/

Si noti che questo non e' il toolbox sulla robotica fornita da The MathWorks.

E' disponibile un manuale del toolbox.

A seconda del modo in cui e' stato installato, per eseguire il toolbox potrebbe essere necessario digitare il comando di inizializzazione:

startup_rvc

Sessioni di laboratorio con CoppeliaSim

CoppeliaSim e' un software professionale di simulazione del robot.

In questo file sono riportate istruzioni per l'installazione del software e per il suo interfacciamento a Matlab

Esami

L'esame consiste in una prova scritta (oppure online su Moodle). La prova scritta e' integrata da un orale solo a discrezione del docente.

I testi dei temi d'esame saranno pubblicati su questa pagina web.

I risultati degli esami saranno comunicati agli studenti attraverso i servizi online.

Appello del 11 Settembre 2024: testo

Appello del 17 Luglio 2024: testo soluzione

Appello del 28 Giugno 2024: testo soluzione

Appello del 16 Febbraio 2024: testo

Appello del 24 Gennaio 2024: testo

Appello del 12 Settembre 2023: testo

Appello del 20 Luglio 2023: testo soluzione

Appello del 15 Giugno 2023: testo soluzione

Appello del 17 Febbraio 2023: testo

Appello del 23 Gennaio 2023: testo

Appello del 29 Agosto 2022: testo

Appello del 21 Luglio 2022: testo soluzione

Appello del 24 Giugno 2022: testo soluzione

Appello del 17 Febbraio 2022: testo

Appello del 24 Gennaio 2022: testo

Appello del 6 Settembre 2021: testo

Appello del 15 Luglio 2021: testo soluzione

Appello del 24 Giugno 2021: testo soluzione