86477 - INDUSTRIAL ROBOTICS

Conoscenze e abilità da conseguire

Gli studenti apprendono gli elementi di base per modellare la cinematica, la statica e la dinamica dei sistemi articolati spaziali, su cui si basano gli attuali robot industriali. Inoltre, gli studenti apprendono le conoscenze di base dei criteri di utilizzo, della pianificazione del movimento, nonché degli aspetti economici e organizzativi necessari per integrare i robot nei sistemi di produzione.

Contenuti

Il corso si articola nelle seguenti sezioni:

1. ORIGINE E STORIA DEI ROBOT (1 ora). Introduzione. Origini. Stato attuale della robotica. Classificazione generale dei robot. Obiettivo della robotica industriale. Problematiche di studio della robotica industriale.
2. STRUTTURA E CARATTERISTICHE GENERALI DEI ROBOT (4 ore). Introduzione. Configurazione base di un robot. Il manipolatore. Organi terminali. Attuatori. Sensori. Controllore. Linguaggi e sistemi di programmazione. Caratteristiche generali di un robot industriale.
3. MATRICI DI TRASFORMAZIONE DELLE COORDINATE (8 ore). Introduzione. Posizione e orientamento di un corpo rigido e sistemi di riferimento. Matrici per la trasformazione delle coordinate. Rotazioni e traslazioni. Trasformazioni omogenee.
4. CINEMATICA DEI MANIPOLATORI (15 ore). Introduzione. Modello cinematico di un manipolatore. Matrici di Denavit-Hartenberg. Equazioni cinematiche. Problema cinematico diretto e inverso. Relazioni differenziali del moto. Jacobiano di un manipolatore. Singolarità.
5. STATICA DEI MANIPOLATORI (1 ora). Introduzione. Analisi delle forze e dei movimenti. Bilanciamento di forze e momenti.
6. DINAMICA DEI MANIPOLATORI (13 ore). Introduzione. Richiami di dinamica del corpo rigido. Equazioni del moto. Problema dinamico diretto e inverso.
7. MANIPOLATORI PARALLELI (4 ore). Analisi cinematica diretta e inversa. Singolarità. Analisi statica e dinamica.
8. GENERAZIONE DELLA TRAIETTORIA (2 ore). Introduzione. Considerazioni generali sulla generazione e descrizione della traiettoria. Generazione della traiettoria nello spazio dei giunti e nello spazio cartesiano. Programmazione della traiettoria usando il modello dinamico.
9. CONTROLLO DEI MANIPOLATORI (4 ore). Introduzione. Controllo di posizione; Controllo di velocità; Controllo di Forza. Sistemi di controllo degli attuali robot industriali.
10. ASPETTI ORGANIZZATIVI ED ECONOMICI (2 ore). Normativa della robotica industriale. Impatto dell'organizzazione e dell'automazione sulla qualificazione dei lavoratori. Politiche di gestione della produzione integrata e della robotica. Integrazione dei robot nei sistemi di produzione.
11. CRITERI DI IMPIEGO DEI ROBOT INDUSTRIALI. (4 ore). Celle produttive robotizzate. Affidabilità, manutenzione e sicurezza dei robot. CAD e simulatori grafici / emulatori di sistemi robotici. Precisione e calibrazione. Strategia per l'implementazione di progetti di robotica.
12. ROBOT NELLE APPLICAZIONI AUTOMOTIVE. (2 ore). Saldatura (a punto e ad arco). Assemblaggio. Alimentazione parti. Rimozione dei materiale. Trasferimento di parti. Verniciatura, rivestimento e sigillatura.

Esercitazioni:

1. Analisi di posizione inversa del PUMA
2. Analisi di posizione del meccanismo parallelo di tipo 6-6.
3. Elementi di dinamica
4. Dinamica di un manipolatore 2R spaziale
5. Generazione della traiettoria

Testi/Bibliografia

Testo di riferimento

• Siciliano B., Sciavicco L., Villani L., Oriolo G., Robotics: Modelling, Planning and Control, Springer, 2009.

Testo consigliato

• Siciliano & Khatib eds., Handbook of Robotics, Springer, New York, 2008

Testi di approfondimento

• Tsai L.W., Robot Analysis, The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Wiley & Sons, 1999.
• Merlet J.P., Parallel robots. Kluwer, Dordrecht, 2000.
• Nof S.Y., Handbook of Industrial Robotics, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1999.
• Engelberger J.F., Robotics in Practice: Management and applications of industrial robots, Avebury Publishing Company, 1980.
• Craig J., Introduction to Robotics, Mechanics and Control, 1989, Addison-Wesley Publishing Company.
• Erdman and Sandor, Analysis and Synthesis of Mechanisms, voll. 1 and 2, 1990, Prentice-Hall.
• Suh C.H. and Radcliffe C. W., Kinematics and Mechanisms Design, John Wiley & Sons, 1978.
• Sandler Ben-Zion, Robotics: Designing the Mechanisms for Automated Machinery, Academic Press, 1999.
• Rivin, E. I. Mechanical design of Robots, McGraw-Hill, 1988.

Metodi didattici

L’insegnamento prevede:

1. Lezioni frontali teoriche svolte alla lavagna e con l’ausilio di sistemi multimediali.
2. Un ciclo completo di esercitazioni che affianca e integra le lezioni teoriche sviluppando applicazioni mediante strumenti grafici ed analitici.

Possibilità di seguire le lezioni in remoto tramite collegamento diretto in videoconferenza.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica della preparazione viene effettuata alla fine del corso mediante una prova scritta sui temi principali del corso.

La prova scritta è basata su una esercitazione e tre domande di teoria.

Il voto finale risulta dalla media aritmetica dei voti ottenuti nelle quattro prove. Condizione necessaria per superare la verifica è che il punteggio di almeno due delle singole prove risulti almeno sufficiente.

Strumenti a supporto della didattica

Durante le lezioni frontali vengono proiettate alcune diapositive i cui stampati sono resi disponibili per il download -assieme alle dispense del corso- sul sito https://iol.unibo.it 

Link ad altre eventuali informazioni

https://www.unibo.it/sitoweb/marco.troncossi

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Troncossi

Consulta il sito web di Vincenzo Parenti Castelli