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

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

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

Cinetostatica del robot

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:

http://www.software.polimi.it/en/software-download/students/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. Le funzionalita' del toolbox sono state testate con successo con le versioni recenti di MATLAB fino alla R2019b.

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 24 Gennaio 2022: testo

Appello del 6 Settembre 2021: testo

Appello del 15 Luglio 2021: testo soluzione

Appello del 24 Giugno 2021: testo soluzione