Robotica industriale

Docente

ing. Alessandro Pisano (pisano@diee.unica-it)

Ore

60

Crediti

6

Modalità di svolgimento dell’esame

esame orale o tesina da discutere con il docente.

 

 

 

·         Programma del corso

·         Testi di riferimento

·         Materiale didattico

 

 

PROGRAMMA DEL CORSO

 

Cinematica del corpo rigido

Moto rigido rotatorio, Matrici di rotazione. Rotazioni elementari. Significati della matrice di rotazione. Composizioni di rotazioni successive. Matrice asse-angolo. Rappresentazioni minime: angoli di Eulero, angoli RPY. Trasformazioni omogenee e rototraslazioni. Composizione di trasformazioni omogenee.

Trasformazioni unimodulari.

 

Cinematica diretta

Problema cinematico diretto. Terna utensile. Spazio di lavoro. Convenzione di Denavit-Hartenberg. Cinematica diretta di strutture elementari: robot planari RR ed RRR; manipolatore sferico; manipolatore antropomorfo; polso sferico;manipolatore di Stanford; Manipolatore antropomorfo più polso sferico.

 

Cinematica inversa

Problema cinematico inverso. Singolarità. Ridondanza intrinseca e funzionale. Equazione cinematica diretta e Jacobiano analitico. Soluzione analitica del problema cinematico inverso per strutture elementari: robot planari RR ed RRR;polso sferico; robot polare; manipolatore antropomorfo; manipolatore 3gdl + polso sferico;  . Inversione cinematica asintotica con metodi numerici: metodo di Newton, metodo del gradiente, metodi feedback (trasposta dello Jacobiano, (pseudo)inversa dello Jacobiano).

 

Cinematica differenziale e statica

Rotazioni infinitesime. Velocità angolare in funzione delle derivate degli angoli di Eulero. Derivata della matrice di rotazione. Jacobiano geometrico e Jacobiano analitico.  Jacobiano geometrico e analisi delle singolarità per strutture elementari. Principio dei lavori virtuali e dualità cineto-statica.

 

Dinamica del robot

Il principio di d’Alambert e le equazioni di Eulero Lagrange. Dinamica di robot vincolati: moltiplicatori di Lagrange. La formulazione di Newton-Eulero.

 

Simulazione

Simulazione di strutture robotiche in ambiente Matlab-Simulink con il toolbox SimMechanics.

 

 


 

TESTI DI RIFERIMENTO

 

B. Siciliano, L.Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo.

Robotica -  Modellistica, pianificazione e controllo (3 ed.) McGraw-Hill Libri Italia,  Milano , 2008.

 

  Capitolo 1: Introduzione. Tutto.

 

  Capitolo 2: Cinematica.  Tutto tranne paragrafi 2.8.3, 2.9.2, 2.9.8, 2.9.9, 2.11

 

  Capitolo 3: Cinematica differenziale e statica. Tutto tranne paragrafi 3.4, 3.5.1, 3.7.3, 3.7.4, 3.8.3, 3.9.

 

  Capitolo 5: Attuatori e sensori. Tutto.

 

  Capitolo 7: Dinamica. Fino al paragrafo 7.3.2 (incluso). Paragrafo 7.5.

 

 

 

 

 

MATERIALE DIDATTICO

 

Appunti

 

Guida MATLAB-SIMULINK

 

Esercitazioni

 

Modelli SimMechanics

 

icona download_icon.jpgPendolo Semplice

L=2;     % lunghezza asta

 

icona download_icon.jpgDoppio pendolo

L=2;     % lunghezza prima asta

L2=1;    % lunghezza seconda asta

p=5;     % costante di tempo del motion reference block

 

 

icona download_icon.jpgBase rotante con due bracci (Robot 3GDL)

                       

h1=2;    % altezza base fissa

h2=2;    % altezza base rotante

L=1;     % lunghezza primo braccio

L2=0.5;  % lunghezza secondo braccio

p=5;     % costante di tempo del motion reference block

 

icona download_icon.jpgBase rotante con due bracci (Robot 3GDL) – Cinematica diretta e inversa

                       

global  hb1 hb2 a2 a3

hb1=0.5;    % altezza base fissa

hb2=0.2;    % altezza base rotante

a2=1;      % lunghezza primo braccio

a3=1.5;    % lunghezza secondo braccio

lambda=150;     % costante di tempo del motion reference block

 

                  IMP.   SALVARE NELLA STESSA CARTELLA I FILES:

                                   cin_dir_antrop3gdl_matrici.m

                                   cin_inv_antrop3dof.m

 

icona download_icon.jpgBase rotante con due bracci (Robot 3GDL) – Cinematica diretta e inversa con metodo ricorsivo

 

            FILE ZIPPATO