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Insegnamento: Control of Industrial Robots (Offerta Formativa a.a. 2017/2018)

Corso di studio: INGEGNERIA MECCATRONICA (D.M.270/04)

CFU9
Moduli

Modulo: INDUSTRIAL ROBOT
TAF: Affine/Integrativa; SSD: ING-INF/04; Ambito: Attività formative affini o integrative
Docenti: Cristian SECCHI

Materiale Didattico Accedi al materiale didattico su Dolly
Propedeuticità obbligatorie
Modalità di accertamento del profitto Orale
Modalità di valutazione Voto
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Lingua di insegnamento

Inglese

Partizionamento studenti

Nessun partizionamento

Obiettivi

1. Modellistica e analisi di sistemi a più ingressi e a più uscite.

2. Progetto del regolatore per un sistema lineare

3. Controllo di robot antropomorfi fully-actuated

4. Fondamenti di robotica mobile.

Prerequisiti

Conoscenze di base di controllo di sistemi a un ingresso e a un'uscita. Conoscenze di base di analisi matriciale.

Contenuti

Introduzione alla robotica e alle principali tematiche relative al controllo di robot industiali.

Introduzione ai sistemi e al concetto di stato. Definizione di sistema dinamico. Funzione di transizione di stato e funzioni di uscita. Sistemi a dimensioni finite e sistemi regolari. Rappresentazione dei sistemi regolari. Esempi.

Sistemi lineari. Movimento libero e movimento forzato. Rappresentazione dei sistemi lineari. Esempi. Il principio di sovrapposizione degli effetti. Sistemi LTI. Esempi. I robot cartesiani come sistemi LTI. Cambi di variabile. Analisi modale dei sistemi LTI. Matrice di trasferimento.

Teoria della stabilità. Definizione di movimento stabile secondo Lyapunov. Stabilità dell'equilibrio. Proprietà di Malkin. Criterio di Lyapunov. Esempi. Teoremi di Barbashin-Krasowskii e di LaSalle-Krasowskii. Esempi. Stabilità nei sistemi LTI. Criterio ridotto di Lyapunov.

Raggiungibilità e controllabilità nei sistemi LTI. Matrice di raggiungibilità. Sottospazio di raggiungibilità. Esempi. Formulazione e risoluzione del problema della regolazione per sistemi LTI.

Osservabilità nei sistemi LTI. Matrice di osservabilità. Sottospazio di osservabilità. Esempi. Osservatori dello stato. Regolazione mediante retroazione dinamica dell'uscita.

Il problema dell'incertezza. Cenni di teoria delle probabilità. Variabili aleatorie e processi gaussiani. Il filtro di Kalman.

Controllo di robot antropopmorfi. Richiami di modellistica di catence cinematiche aperte: Jacobiano, modello di Eulero Lagrange. Il controllore PD+g(q) e il controllo a dinamica inversa. Schemi di controllo nello spazio operativo.

Robotica Mobile. Strutture cinematiche principali e modelli cinematici. Pianificazione del moto. Controllo del moto. Il metodo IO-SFL. Il problema della navigazione. Algoritmi bug e metodo dei potenziali. Il problema dello SLAM. SLAM tramite il filtro di Kalman esteso.

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazione. Inoltre verranno svolte lezioni pratiche su sistemi robotici.

Verifica dell'apprendimento

L'esame prevede una prova orale e la presentazione di una relazione relativa a un progetto pratico. La prova orale è volta a stabilire quale sia la conoscenza degli strumenti teorici illustrati a lezione mentre il progetto è volto a stabilire l'abilità dello studente nell'applicare la teoria appresa. Il voto finale è la media pesata delle due componenti: prova orale 70% - progetto 30%

Risultati attesi

vedi obiettivi

Testi

Franklin, Powell, Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice Hall 6th edition, 2009

Sciavicco, Siciliano, Villani, Oriolo, Robotics: Modeling, Planning and Control, Springer, 2011

Spong M., Hutchinson S., Vidyasagar M., Robot Modeling and Control, Wiley 2006

Peter Corke, Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB, Springer 2011

Docenti

Cristian SECCHI