Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Meccanica (Mechanical Engineering) - Torino Master of science-level of the Bologna process in Ingegneria Meccanica - Torino
Si consiglia di riassumere sinteticamente gli obiettivi formativi dell’insegnamento che indicano la relazione che questo ha con le competenze acquisite nel CdS, oltre che con riferimento ai profili culturali e professionali e agli sbocchi occupazionali. Rappresentano ‘teaching objectives’ e non ‘learning outcomes’, quindi definiscono una prospettiva più ampia volta alle competenze che lo studente dovrà acquisire nel suo percorso di laurea e in coerenza con quanto previsto dai Descrittori di Dublino pertinenti e definiti dal CdS.
Le competenze acquisite nel CdS sono consultabili nei Quadri A4b1, A4b2 e A4c (Descrittori di Dublino) della Scheda Unica Annuale del CdS (SUA-CdS) in cui l’insegnamento è erogato.
I profili culturali e professionali e gli sbocchi occupazionali del CdS sono consultabili nel Quadro A2a della SUA-CdS.
I materiali sono gli elementi costituitivi di tutti i componenti e gli strumenti caratteristici con i quali un ingegnere biomedico si troverà a lavorare, quali impianti, dispositivi medicali, strumenti chirurgici, apparecchiature diagnostiche o attrezzature ospedaliere, per citare alcuni esempi. La conoscenza dei materiali e delle loro proprietà è fondamentale sia per la progettazione di dispositivi e apparecchiature, sia per la loro corretta manutenzione e gestione.
In questo contesto l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire conoscenze ingegneristiche di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazioni/proprietà del materiale. Saranno sottolineate le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali ed innovativi attraverso un controllo delle proprietà delle diverse tipologie di materiali e della possibilità di progettare composizioni, trattamenti e processi in modo tale da ottimizzarle per funzionalità specifiche. La trattazione è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare la fase di scelta, progettazione e innovazione, relativamente ai materiali, nell’ambito del processo progettuale di un sistema complesso.
Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio ad esempi illustrativi che consentano allo studente di concretizzare i concetti appresi in esperienze della vita comune e nel contesto della futura vita professionale. Il ricorso ad esempi pratici è mirato inoltre a stimolare la riflessione su come le proprietà dei materiali costituiscano una informazione indispensabile per l'adozione di una corretta procedura di selezione, progettazione e gestione, anche in considerazione delle modalità disponibili per la loro modifica. Particolare enfasi è quindi posta sui concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilità ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali.
Driving automation systems are becoming a common topic of interest for mechanical engineers, who - in their professional career - are more and more likely to work on sensing, localisation, path planning and path tracking applications, not only in the automotive context, but also in the context of robotic applications for other sectors, such as robot vacuum cleaners and robotic lawn mowers.
The module is intended to introduce multidisciplinary concepts and technologies supporting autonomous driving applications and autonomous vehicles. The delivery will cover the technological aspects enabling the implementation of autonomous ground vehicles, such as sensors and actuators, computing platforms, and algorithms, both based on classical control techniques and artificial intelligence methodologies.
The theoretical lectures will be completed by tutorial sessions dealing with relevant application-oriented examples and related simulations.
Scopo e obiettivi vengono in questa sezione espressi in termini di risultati di apprendimento attesi, ovvero delle conoscenze e abilità che l’insegnamento si propone di trasmettere allo/alla studente e la cui effettiva acquisizione sarà verificata in sede di esame. Si consiglia di riportare la descrizione di quanto uno/una studente deve conoscere, comprendere ed essere in grado di fare al termine del processo di apprendimento. Al fine di meglio redigere questa sezione, è bene tenere presente che in campo internazionale si chiede oggi di distinguere tra le conoscenze/knowledges, abilità/ability e le competenze/competences. Indicate nei quadri A4b2 e A4c della SUA-CdS
Le conoscenze sono risultato dell'assimilazione di informazioni attraverso l'apprendimento. Le conoscenze sono un insieme di fatti, principi, teorie e pratiche relative ad un settore di lavoro o di studio. Nella parte destinata alle conoscenze, si richiede quindi di descrivere l’insieme di fatti, principi, teorie e pratiche che caratterizzano l’area di apprendimento coperta dall’insegnamento. È opportuno, ove possibile, estendere la descrizione anche alla “comprensione”, cioè alla capacità di combinare elementi fattuali e teorici per trarne conclusioni utili in situazioni non ancora esplorate.
Le abilità indicano le capacità di applicare conoscenze e di utilizzare know-how per portare a termine compiti e risolvere problemi. Nella parte destinata alle abilità, si richiede di descrivere l’insieme di metodologie, metodi, strumenti, azioni e procedimenti che ci si aspetta lo/la studente sia in grado di saper fare e che sono indispensabili per applicare conoscenze e comprensione al fine di affrontare un compito assegnato o di risolvere un problema così come si presentano nella pratica professionale. È opportuno, ove possibile, estendere la descrizione anche al “know-how”, ovvero alla capacità di identificare e risolvere un problema complesso sulla base dell’esperienza acquisita durante l’insegnamento.
Per competenze si intendono infine la comprovata capacità di utilizzare conoscenze, abilità e capacità personali, sociali e/o metodologiche, in situazioni di lavoro o di studio e nello sviluppo professionale e personale. Nel contesto del Quadro europeo delle qualifiche le competenze sono descritte in termini di responsabilità e autonomia. Sono relative all’intero Corso di Studio in coerenza con quanto previsto dai Descrittori di Dublino pertinenti e definiti dal CdS (Quadri Scheda SUA CDS: A4b1, A4b2, A4c). Si consiglia in questo senso indicare come l’insegnamento contribuisca al conseguimento di tali competenze per la figura professionale di riferimento.
I risultati attesi sono sempre espressi da un verbo (indicante il processo cognitivo a cui lo/la studente è chiamato) + un complemento oggetto, indicanti un’azione volta ad un obiettivo. Tale obiettivo deve dare un riferimento rispetto all’ambito e dominio di conoscenze e definire un contenuto. A titolo esemplificativo, si segnala ‘’lo/la studente dovrà essere in grado di applicare (verbo) conoscenze di statistica, demand management e cost accounting (riferimento rispetto all’ambito) per la valutazione di un investimento (contenuto)’’.
Si segnala inoltre come non corretto indicare un generico “lo/la studente sarà in grado di modellare oggetti tridimensionali”, che andrebbe piuttosto dettagliato e trasformato in “lo/la studente sarà in grado di modellare oggetti tridimensionali, sia mediante superfici parametriche, sia mediante mesh poligonali”.
- understating of the concept of autonomous vehicles;
- understanding of the dynamic vehicle behaviour from a mechanical point of view;
- understanding of the dynamic vehicle behaviour from a control theory point of view;
- understanding of the enabling technologies for implementing autonomous vehicles.
At the end of the module, the students will have acquired the following competences:
1) To understand the requirements of sensing systems for automated vehicles;
2) To understand the dynamic behaviour of a vehicle from a control theory viewpoint;
3) To understand the enabling technologies for implementing autonomous vehicles;
4) To understand the interaction between automated driving controllers and the other vehicle control functions and actuators.
From the viewpoint of the practical application of the delivered concepts, although the development and tuning of the most advanced control algorithms is beyond the expectations and targets of the module, after the attendance of the course the students will be able to:
1) Select appropriate sensors, depending on the specified driving automation level;
2) Select and evaluate the performance of path planning control algorithms;
3) Select, implement, simulate and evaluate the performance of path tracking control architectures and algorithms;
4) Implement, simulate and evaluate the performance of integrated chassis controllers for automated vehicles.
Si consiglia di riportare la descrizione di eventuali prerequisiti e collegamenti con insegnamenti indicati come propedeutici al Corso di Studio e, ancora più importante, la descrizione delle conoscenze, competenze e abilità che vengono ritenute già acquisite e sulle quali si fonderanno gli sviluppi dell’insegnamento. Questa sezione è di fondamentale importanza per l’azione unificante delle conoscenze dei singoli insegnamenti in competenze nel CdS. Si suggerisce dunque di indicare l’insegnamento o gli insegnamenti che costituiscono propedeuticità.
Basic knowledge of MATLAB/Simulink.
1) Foundations of vehicle dynamics, through the previous attendance of the available motor vehicle mechanics modules, e.g., 02SQLQD;
2) Foundations of modelling and simulation of linear and nonlinear mechanical systems;
3) Basic knowledge of MATLAB/Simulink.
Si consiglia di riportare la sintesi dei contenuti delle lezioni, con indicazioni quantitative (es. ore dedicate a ciascun argomento), oltre che la struttura dell’insegnamento per macro-temi o blocchi (senza il dettaglio della singola lezione ma raggruppando, ad esempio per blocchi di lezioni ed esercitazioni o altre attività, i titoli dei principali argomenti trattati). Il programma dell’insegnamento deve essere coerente con gli obiettivi e i risultati di apprendimento attesi precedentemente definiti.
Il campo può essere utilizzato anche per evidenziare eventuali varianti che, nel caso di insegnamenti paralleli di uguale titolo affidati a più docenti, il/la singolo/a docente intende introdurre nel proprio programma.
Definition of autonomous ground vehicles according to SAE classification (0.5 CFU)
Elements of vehicle dynamics (2 CFU)
Elements of vehicle control (2 CFU)
Enabling technologies for autonomous vehicles (1.5 CFU)
1) Driving automation levels according to the SAE (Society of Automotive Engineers) classification, and definition of ADAS (Advanced Driver-Assistance Systems) and automated driving system architectures (4 hours);
2) Introduction to the basics of model-based control (linear quadratic regulators and model predictive controllers) and artificial intelligence techniques (neural networks and deep reinforcement learning) (5 hours);
3) Vehicle models for control system design (point-mass model, linear single-track model, nonlinear double-track model) (5 hours);
4) Sensor suites for automated driving, and their operating principles (4 hours);
5) Fundamentals of ADAS operation and related control functions of the longitudinal dynamics (6 hours);
6) Fundamentals of path planning control (obstacle modelling techniques, occupancy grid algorithms, random sampling algorithms, potential field algorithms, curve-based algorithms, model predictive control algorithms, artificial intelligence algorithms) and algorithm selection (7 hours);
7) Fundamentals of path tracking control (kinematic methods, and dynamic model-based methods, ranging from PI - proportional integral - control to nonlinear model predictive control), as well as algorithm selection and implementation examples (21 hours);
8) Integration options of path tracking and vehicle stability control functions, including application examples of centralised and multi-layer architectures (6 hours)
9) Latest development trends, e.g., controllers for autonomous drifting (2 hours).
Notice: the number of teaching delivery hours associated with the individual topics 1)-9) is only indicative.
Si consiglia di riportare eventuali altre informazioni relative all’insegnamento, utili in sede di coordinamento e valutazione, non previste nei campi precedenti. La compilazione di questo campo è facoltativa.
NA
Si consiglia di inserire una descrizione e un’indicazione quantitativa di tutte le attività didattiche previste (ad esempio quante lezioni in aula, esercitazioni in aula, esercitazioni in laboratorio, progetti, relazioni, lavori di gruppo, visite esterne, ecc.).
The course will include theoretical lectures as well as experimental lectures held with the help of a vehicle dynamic simulator. The theory concepts will be first presented restoring to formal lectures and exercises held in class. These concepts will then be addressed from a practical point of view through laboratory experiments.
The course will include:
1) Formal lectures presenting the relevant theoretical concepts as well as application examples (for a total of 39 hours);
2) Tutorials in the lecture theatre to discuss the case studies to be implemented through the simulation-based group homework (6 hours);
3) Experimental PC-lab based tutorials with question-and-answer sessions (15 hours).
Si consiglia di inserire i testi utilizzati per l’insegnamento e il materiale aggiuntivo, o messo a disposizione degli/delle studenti iscritti, per le lezioni / esercitazioni / laboratori (anche attraverso il portale della didattica). Si suggerisce di arricchire questa sezione anche con testi reperibili online o open access.
Distinguere i testi/dispense di riferimento per l’insegnamento da quelli consigliati per gli approfondimenti.
Nel caso di insegnamenti paralleli di uguale titolo affidati a più docenti (ad esclusione di quelli del primo anno comune delle lauree triennali dell’Area dell’Ingegneria), il singolo docente può fornire informazioni differenziate.
Se l’insegnamento è in lingua inglese, la bibliografia deve contenere almeno un libro di testo o un materiale per tipo in lingua inglese.
Lectures notes will be provided by the teachers.
1) Lectures slides provided by the involved academics;
2) Open access research papers indicated by the involved academics;
3) Relevant reference book chapters, e.g., from: i) R. Rajamani, Vehicle Dynamics and Control, Ed. Springer; and ii) D. Watzenig, M. Horn, Automated Driving - Safer and More Efficient Future Driving, Ed. Springer.
Slides; Esercitazioni di laboratorio; Video lezioni dell’anno corrente; Materiale multimediale ; Strumenti di simulazione;
E' possibile sostenere l’esame in anticipo rispetto all’acquisizione della frequenza
You can take this exam before attending the course
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Group essay;
...
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel Programma e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi e allo studio di circuiti. Per ogni iscritto l’esame è costituito da una parte scritta obbligatoria e da una successiva parte orale facoltativa. Le valutazioni degli scritti e degli orali sono espresse in trentesimi. Il voto finale viene determinato tenendo conto sia della prova scritta che della prova orale. La prova scritta, della durata approssimativa di 2 ore, è articolata in una parte relativa a misure (teoria ed esercizi, con domande a risposta aperta oppure chiusa) e una relativa alla teoria dei circuiti (teoria e semplici esercizi, con domande a risposta aperta o chiusa, e soluzione di problemi circuitali più complessi). Durante la prova non è possibile consultare materiale didattico. La prova sarà equivalentemente cartacea, oppure svolta su PC portatile (il cui reperimento è a carico dello studente), tramite opportuna piattaforma di ateneo. La prova sarà considerata superata solo se nessuna delle due parti risulta evidentemente insufficiente. Il voto dello scritto è dato per 3/8 dal voto della parte relativa a misure e per 5/8 dal voto della parte relativa a elettronica. La prova orale è facoltativa e riservata agli studenti che hanno una valutazione sufficiente (almeno 18/30) allo scritto, escluso il modificatore di laboratorio. La prova prevede domande teoriche e pratiche sugli argomenti di circuiti elettronici presentati in aula, sulle esercitazioni di laboratorio e sulla simulazione di circuiti. La parte orale dell’esame sarà sostenuta nei giorni immediatamente successivi all’appello in cui si è superato lo scritto, e non può essere rimandata ad altri. La valutazione finale è data dalla valutazione della prova scritta, a cui viene aggiunto un punteggio positivo o negativo fino ad un massimo di 2 punti per la prova orale, ed un massimo di 2 punti per le relazioni relative ai laboratori, da preparare durante il corso in gruppi di 3 persone.
La lode verrà assegnata solo a chi sosterrà l’orale rispondendo in modo particolarmente completo ed esaustivo, adottando una adeguata capacità di esposizione.
Exam: Written test;
The exam consists of a 60 minutes written exam, closed book, where students will be asked to illustrate theory concepts, as well as to solve exercises by applying the theory concepts. The maximum score for the written exam is 33.
Students have the possibility of developing three optional assignments (one on each part of the class) to replace the exam. Each assignment is discussed orally with the teacher, and evaluated from 0 to 33.
In this case, the final score is obtained as average of the three scores. In case the final score is 33, the final grade is 30L.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam; Group essay;
Exam: oral discussion of the delivered theory, application examples, and written group report.
The final exam verifies the acquisition of the expected knowledge and skills. The exam consists of an approximately 30-minute oral discussion, during which the students will be asked to illustrate and critically analyse the theoretical concepts delivered in the lectures, as well as to highlight how they would identify suitable solutions for typical case study design examples of automated driving systems. The oral examination will include the discussion of the simulation models and controllers developed during the group-based laboratory tutorial sessions and the independent study time, which are described in a written group report. The assessment of the theoretical knowledge, the problem solving capability, and the discussion of the implemented models and controllers will have equal weight in the generation of the final mark. The laude will be given if the answers, on top of being correct content-wise, will be particularly clear and complete.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.