Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2013/14
04CFIOV
Robotica
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Anni incarico
Indri Marina ORARIO RICEVIMENTO AC ING-INF/04 37.5 13 7.5 8
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/04 6 C - Affini o integrative A11
Esclusioni:
01NPQ; 01NPR; 01PDC; 01PDX; 01OUV; 01NNE
Presentazione
The course is taught in Italian.
Scopo del corso è fornire le basi per comprendere ed utilizzare i robot industriali e i robot mobili di servizio. Vengono perciò fornite le basi teoriche per descrivere la cinematica, la statica e la dinamica dei robot industriali e mobili. Vengono descritti e analizzati i principali schemi di controllo dei robot industriali. Sono anche trattati a livello generale i principali problemi connessi alla robotica mobile, quali le strutture di locomozione, la pianificazione del moto e i principali schemi di gestione dell’autonomia.
Risultati di apprendimento attesi
Lo studente deve acquisire e sviluppare le seguenti conoscenze e abilità:
- Conoscenza dei vari tipi di robot industriali a partire dalle caratteristiche della catena cinematica dei bracci; conoscenza dei vari tipi di polso.
- Conoscenza della geometria tridimensionale, con riferimento alle trasformazioni di roto-traslazione rigida; conoscenza delle varie modalità per rappresentare l’assetto di un corpo rigido e capacità di risolvere semplici esercizi di roto-traslazione.
- Capacità di analizzare una catena cinematica, fornendone i sistemi di riferimento e scrivendo le equazioni della cinematica diretta ed inversa di posizione.
- Conoscenza della cinematica diretta e inversa di velocità e delle caratteristiche dello Jacobiano; capacità di sviluppare esempi di tali concetti per catene cinematiche anche complesse.
- Conoscenza delle relazioni cineto-statiche; capacità di sviluppare esempi di tali concetti per catene cinematiche anche complesse.
- Conoscenza delle equazioni dinamiche di un braccio robotico ed interpretazione fisica dei loro termini; caratteristiche strutturali di tali equazioni per il controllo; capacità di sviluppare semplici modelli dinamici di catene cinematiche.
- Conoscenza dei principali approcci alla pianificazione del moto di un manipolatore nello spazio dei giunti e nello spazio operativo.
- Conoscenza dei principali schemi di controllo a giunti indipendenti e a dinamica inversa; capacità di analizzare tali schemi e valutarne le caratteristiche positive e negative e la complessità realizzativa; conoscenza basica di schemi di controllo avanzati.
- Conoscenza delle attuali tendenze della robotica mobile e di servizio; capacità di inquadrare un problema di robotica mobile nel contesto appropriato.
- Conoscenza delle principali strutture di locomozione e, in particolare, dei rover su ruote.
- Conoscenza dei principali approcci per la pianificazione del moto di robot mobili e conoscenza basica di schemi di gestione della loro autonomia (localizzazione, costruzione di mappe dell’ambiente).
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Conoscenza della Fisica di base, in particolare Meccanica ed Elettromagnetismo, fondamenti del calcolo vettoriale (somma, prodotto scalare e vettoriale) e matriciale (proprietà e operazioni fondamentali delle matrici, determinante, traccia, autovalori), elementi di automatica (stati, ingressi, uscite, funzioni di trasferimento), elementi di controlli automatici (semplici reti di compensazione proporzionale, integrale, derivativa).
Programma
Argomenti trattati nel corso e relativo peso in ore
- Definizioni, catene cinematiche, gradi di libertà, ridondanza, tipi di bracci robotici, tipi di polsi robotici; trasformazioni geometriche in 3D, rotazioni e traslazioni, assetto di un corpo rigido e sue rappresentazioni (12 ore)
- Convenzioni di Denavit-Hartenberg, cinematica di posizione e differenziale, Jacobiani, statica, relazioni cineto-statiche (10 ore)
- Equazioni dinamiche di robot e loro proprietà; modelli fisici della catena motore-motoriduttore-braccio robotico (6 ore)
- Pianificazione del moto di un manipolatore (6 ore)
- Schemi di controllo di bracci robotici rigidi, controllo lineare e controllo non lineare, controllo dell’interazione e schemi di controllo avanzati; sensori per la robotica (16 ore)
- Robotica mobile, strutture, locomozione, intelligenza di bordo e gestione dell’autonomia (10 ore)
Organizzazione dell'insegnamento
Le esercitazioni in aula riguardano esempi svolti ed esercizi, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti.
Le esercitazioni di laboratorio (circa 7-8 ore) riguardano la simulazione di sistemi robotici e prove sperimentali mediante utilizzo del manipolatore industriale disponibile presso il DAUIN e/o di piccoli manipolatori ad uso didattico. Possono essere altresì proposte esercitazioni basate sull’utilizzo di simulatori professionali di manipolatori industriali.
Se possibile, è prevista la visita guidata ad un’azienda costruttrice di robot industriali.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, "Robotica, Modellistica, pianificazione e controllo", McGraw-Hill, 2008 (o la sua versione inglese, edita da Springer, 2009)
B. Bona, "Modellistica dei Robot Industriali", CELID, Torino, 2002
È inoltre reso disponibile sul portale della didattica tutto il materiale didattico (slide, esercizi svolti) utilizzato dalla docente a lezione.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’esame finale è scritto e volto a valutare la preparazione dello studente in tutti gli argomenti facenti parte del programma del corso. Comprende quattro domande a risposta multipla (teoria ed esercizi), un esercizio da svolgere in forma estesa e due domande a risposta aperta su argomenti di carattere più strettamente teorico. Il tempo assegnato per lo svolgimento è di 2 ore. Non è previsto un esame orale. Tipologie di temi d’esame sono resi disponibili sul portale della didattica agli studenti iscritti fin dall’inizio del corso; altre potranno essere aggiunte e svolte durante il corso stesso.
Il voto d’esame espresso in trentesimi viene calcolato dalla media pesata dei punteggi assegnati alle domande, specificati in sede d’esame. In caso di domande a scelta multipla, ogni risposta sbagliata comporta una penalizzazione pari al 25% del peso della domanda.
In caso di mancata frequenza di un numero minimo di ore di laboratorio (secondo le regole dettagliate rese disponibili sul portale all’inizio del corso) sarà applicata la prevista penalizzazione di 1/30. Il bonus ottenuto da eventuali attività integrative di laboratorio viene sommato al voto conseguito nella prova scritta.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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