Controllo del Moto e Robotica Industriale

Laurea Specialistica in Ingegneria dell’Automazione

Prof. Paolo Rocco

 

Poiché il contenuto di queste pagine è suscettibile di continuo aggiornamento, si raccomanda di consultare il sito frequentemente.

Orari


Obiettivi formativi e programma del corso

Il corso si propone di affrontare problemi di controllo del moto relativi sia ad un singolo servomeccanismo, sia ad un manipolatore robotico industriale completo. Per quanto riguarda il primo aspetto, si prenderanno in considerazione le leggi di controllo di più largo utilizzo nella pratica industriale e le si confronteranno con tecniche più avanzate, che tengono esplicitamente conto delle non nominalità presenti nel giunto (deformabilità, disturbi di coppia). Propedeutica alla trattazione del problema di controllo per manipolatori robotici sarà l'analisi del modello dinamico del manipolatore, del quale saranno studiate le principali proprietà. Verranno prese in esame sia tradizionali tecniche di controllo decentralizzato, sia tecniche centralizzate più avanzate. Largo spazio sarà inoltre dedicato a problematiche di pianificazione del moto (determinazione della legge oraria, interpolazione di punti, scalatura delle traiettorie, traiettorie nello spazio operativo).

Il superamento del corso dà diritto a 5 crediti formativi.

Il programma del corso  è il seguente:

1. Introduzione.
La robotica industriale. Problematiche di controllo del  moto. Esempi

2. Richiami di cinematica del robot.
Cinematica diretta ed inversa. Cinematica differenziale.

3. Dinamica
Modelli dinamici di manipolatori robotici: equazioni di Lagrange-Eulero e di Newton-Eulero. Principali proprietà. Ruolo della deformabilità

4. Pianificazione del moto
Profili polinomiali, profili di velocità trapezoidali, limitazione del jerk. Tecniche per l’interpolazione di punti (spline). Scalatura delle traiettorie. Analisi dinamica delle traiettorie. Traiettorie nello spazio operativo. Programmazione del movimento

5. Controllo decentralizzato di manipolatori.
Controllo del servomeccanismo: richiami sui metodi classici per il controllo del moto (controlli P/PI lato motore e/o carico). Ruolo della deformabilità del giunto. Filtri notch. Limiti di prestazione. Identificazione dei parametri

6.    Metodi avanzati per il controllo del moto di servomeccanismi.
Assegnamento degli autovalori, osservatori dei disturbi di coppia, compensazioni dei ripple, input shaping.

7.   Controllo centralizzato di manipolatori robotici.
Compensazione della gravità. Controllo a coppia calcolata (in avanti o in retroazione). Controllo robusto, a struttura variabile e adattativo. Controllo nello spazio operativo

8. Controllo con sensori esterni

Controllo dell’interazione. Controllo di visione. Architettura di controllo robotica

Sono previste alcune esercitazioni di laboratorio informatico, svolte con l'ausilio dei programmi commerciali MATLAB e SIMULINK.
Per una introduzione a questi prodotti si può consultare il seguente documento in PDF (4.7 MByte) (disponibile anche in bianco e nero, in formato PDF (0.8 MByte)).

 

Prerequisiti

E' richiesta la conoscenza dei contenuti dei corsi di Fondamenti di Automatica e di Complementi di Controlli Automatici, nonché della parte del corso di Complementi di Automatica relativa alla stabilità dei sistemi non lineari. E' inoltre richiesta la conoscenza della cinematica del manipolatore, trattata nel corso di Fondamenti di Robotica.

 

Bibliografia

B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo: Robotica: modellistica, pianificazione e controllo 3a ed., McGraw Hill, 2008.

G. Magnani, G. Ferretti, P. Rocco Tecnologie dei sistemi di controllo, 2a ed., McGraw Hill, 2007.

 

Esercitazioni di laboratorio

 

Testo

Materiale

Dinamica del Manipolatore

  

Controllo del Moto con Giunti Rigidi

  

Controllo del Moto con Giunti Elastici

  

Assegnamento degli Autovalori

  

Controllo a Dinamica Inversa

  

 

Materiale didattico

Argomento

A4, landscape, 1 slide per foglio, colore

A4, landscape, 1 slide per foglio, b/n

A4, portrait, 2 slide per foglio, colore

A4, portrait, 2 slide per foglio, b/n

Introduzione 

   

  

Richiami di Cinematica  

   

  

Dinamica del Manipolatore

   

  

Pianificazione della Traiettoria

   

  

Controllo Decentralizzato

   

  

Schemi Avanzati di Controllo per Servomeccanismi

   

  

Controllo Centralizzato

   

  

Controllo con Sensori Esterni

  

Per una migliore resa grafica, si consiglia in caso di stampa su stampante b/n, di scaricare le slide generate in b/n.

 

Modalità d'esame

L’esame è costituito da una prova scritta, integrata, a discrezione del docente, da un colloquio.

Temi d'esame

Appello del 15 Febbraio 2011

Appello del 26 Gennaio 2011

Appello del 16 Febbraio 2010

Appello del 27 Gennaio 2010

Appello del 18 Febbraio 2009

Appello del 28 Gennaio 2009

Appello del 27 Febbraio 2008

Appello del 30 Gennaio 2008

Appello del 3 Luglio 2007

Appello del 28 Febbraio 2007

Appello del 7 Febbraio 2007

Appello del 29 Giugno 2006

Appello del 28 Febbraio 2006

Appello del 9 Febbraio 2006

 

Risultati delle prove

I risultati degli appelli saranno comunicati agli studenti con il servizio WebPoliSelf.

Ricevimento studenti

Per ricevimento a Bovisa si richiede di prendere contatto preventivo con il docente.

Per il ricevimento regolare consultare il WebPoliSelf.


 

rocco@elet.polimi.it