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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA MECCANICA
Insegnamento
ROBOTICA INDUSTRIALE
INP8085219, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA MECCANICA
IN0518, ordinamento 2011/12, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese INDUSTRIAL ROBOTICS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2019-IN0518-000ZZ-2018-INP8085219-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIULIO ROSATI ING-IND/13

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria meccanica ING-IND/13 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Commissioni d'esame
Nessuna commissione d'esame definita

Syllabus
Prerequisiti: Nozioni di base di analisi matematica, algebra lineare e fisica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso fornirà allo studente la capacità di sviluppare applicazioni di robotica in ambito industriale. Come competenze di base saranno studiati i modelli matematici che definiscono il comportamento cinematico e dinamico di sistemi meccanici complessi, dotati di catena cinematica aperta (robot manipolatori), utilizzati nelle applicazioni di robotica industriale. La modellistica sarà sviluppata non solo per simulare il comportamento in realtà virtuale ma anche con riferimento alla realizzazione di sistemi di controllo che rendano stabile e sicuro il comportamento dei robot, anche qualora debbano interagire con l'uomo. Saranno presentate le problematiche di progettazione e scelta dei principali componenti presenti in una cella robotizzata (alimentatori, attrezzature, organi di presa, sistemi di visione, ecc.). Si analizzeranno infine i problemi di progettazione di celle e linee automatizzate di impiego industriale, anche con riferimento alla corretta definizione dei cicli di lavoro, imparando ad utilizzare i comandi di alto livello tipici dei linguaggi di programmazione dei robot industriali.
Modalita' di esame: E' prevista una prova scritta alla fine del corso (compitino), comprendente un esercizio e almeno una domanda di teoria. Chi supera il compitino può registrare il voto o sostenere una prova orale integrativa facoltativa. Chi non supera o non sostiene il compitino può partecipare agli appelli successivi, che saranno unicamente orali.
Criteri di valutazione: Le prove d'esame saranno valutate positivamente se il candidato dimostrerà di saper mettere correttamente in relazione il sistema studiato, il suo modello fisico e la relativa trasposizione matematica. Sarà valutata anche la capacità espressiva e soprattutto l'abilità di sintetizzare in modo chiaro i concetti alla base delle soluzioni ingegneristiche dei problemi sottoposti in sede d'esame.
Contenuti: IL ROBOT INDUSTRIALE: introduzione alla robotica industriale. Tipologie di robot. Spazio dei giunti e spazio operativo. Tipologie di end-effector. Esempi di isole e linee robotizzate. Robot mobili (panoramica e dimostrazione).

ANALISI DI POSIZIONE DI MECCANISMI SPAZIALI IN CATENA APERTA: Matrici di rototraslazione. Angoli di Eulero e Cardano. Notazione di Denavit-Hartenberg. Analisi cinematica diretta e inversa di posizione dei manipolatori SCARA e antropomorfo. Ridondanza cinematica. Definizione locazioni con riferimento al layout di un’isola robotizzata.

ANALISI DI VELOCITA’ DI MECCANISMI SPAZIALI IN CATENA APERTA: matrice Jacobiana. Singolarità cinematiche. Statica dei manipolatori. Cenni all'analisi di accelerazione e all'analisi dinamica diretta e inversa.

PIANIFICAZIONE DI TRAIETTORIE: il problema della pianificazione nei manipolatori industriali. Pianificazione nello spazio dei giunti per moto punto-punto. Legge trapezoidale di velocità e di accelerazione. Scalatura di traiettorie. Pianificazione nello spazio operativo per moto punto-punto (su percorso e polinomiale). Esempio di pianificazione di traiettorie per inseguimento pezzo su nastro trasportatore. Pianificazione nello spazio dei giunti e nello spazio operativo su N punti. Movimento tipico nelle operazioni di pick-and-place (jump).

PROGRAMMAZIONE DEI ROBOT: introduzione alla programmazione dei robot. Programmazione diretta e off-line. Programmazione multitasking. Il linguaggio Adept/Omron V+: definizione locazioni e trasformazioni, comandi e parametri di movimentazione, gestione del flusso, gestione segnali hardware e virtuali, sincronizzazione dei task. Esempi di programmazione di semplici cicli di lavoro.

ESERCITAZIONI: implementazione di simulazioni cinematiche 3D di manipolatori industriali mediante utilizzo di Matlab. Esercitazioni Matlab sulla pianificazione di traiettorie. Programmazione di robot.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Le lezioni frontali si alterneranno con esercitazioni in laboratorio di calcolo con utilizzo di Matlab (per i modelli cinematici dei robot) e di Adept/Omron ACE (ambiente di programmazione di robot industriali). Durante il corso saranno saranno mostrati filmati di reali linee robotizzate per verificare in itinere l'applicabilità dei metodi studiati a reali sistemi industriali. Sarà inoltre organizzata, ove possibile, una visita in azienda o in una fiera del settore della robotica.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Saranno fornite le dispense (slide) utilizzate nel corso delle lezioni. Saranno forniti tutti gli script Matlab ed i programmi utilizzati nelle esercitazioni di laboratorio, oltre all'ambiente simulativo Omron/ACE per validare i cicli di lavoro visualizzando i movimenti del robot. Sarà fornito materiale didattico di approfondimento su diverse tematiche inerenti la robotica industriale (tesi di laurea).
Testi di riferimento:
  • Sciavicco, Lorenzo; Siciliano, Bruno, Robotica industrialemodellistica e controllo di manipolatoriLorenzo Sciavicco, Bruno Siciliano. Milano \etc.!: McGraw-Hill libri Italia, 2000. Cerca nel catalogo
  • Fu, King Sun; Lee, C. S. George, RoboticaKing-Sun Fu, Rafael C. Gonzales, C. S. George Lee. Milano [etc.!: McGraw-Hill libri Italia, 1989. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Problem based learning
  • Case study
  • Interactive lecturing
  • Working in group
  • Action learning
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Matlab
  • OMRON/ACE

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Lavoro dignitoso e crescita economica Industria, innovazione e infrastrutture