Informazioni generali
- Anno di corso: 1°
- Semestre: 1°
- CFU: 6
Docente responsabile
Obiettivi del Corso
Nel corso si studia sia la robotica dei manipolatori sia la robotica mobile. Per quanto riguarda i manipolatori, vengono date nozioni di cinematica diretta e inversa: lo studente sarà in grado di calcolare posizione e orientamento dell’organo terminale di un qualsiasi manipolatore costituito da giunti prismatici e rotoidali (cinematica diretta) e di individuare le coordinate di giunto che permettono il posizionamento dell’organo terminale per i manipolatori robotici più comuni (cinematica inversa). Per quanto riguarda la robotica mobile, il corso fornisce nozioni di cinematica, controllo e localizzazione di robot di tipo uniciclo: lo studente sarà in grado di calcolare i movimenti delle ruote attuate del robot che consentono di raggiungere un punto desiderato e di fondere le misure derivanti da sensori propriocettivi ed esterocettivi per la localizzazione del robot in un ambiente noto.
Prerequisiti
Corsi di base di analisi matematica e algebra matriciale.
Programma del corso
Robotica dei manipolatori. Manipolatore planare a 2 e a 3 link: cinematica diretta e inversa. Introduzione ai concetti di grado di libertà, ridondanza, spazio di lavoro. Rotazioni e rototraslazioni nello spazio. Angoli di Eulero. Cinematica diretta ed inversa per robot manipolatori con catena cinematica aperta. Notazione di Denavit-Hartenberg. Strutture principali di manipolatori: SCARA, SCORBOT, polso sferico, robot antropomorfo. Esercitazioni pratiche in Laboratorio di Robotica sulla cinematica diretta e inversa dello SCORBOT.
Robotica mobile. Cinematica di un robot di tipo uniciclo. Controllo del moto di un robot mobile: il problema della regolazione parziale. Tecniche di localizzazione in ambiente noto: ricostruzione odometrica e filtro di Kalman esteso.
Testi di riferimento
Dispense scaricabili dal sito del corso (protetto da password).
Per la consultazione:
Siciliano, Sciavicco, Villani, Oriolo. Robotica: modellistica, pianificazione e controllo. McGraw-Hill
Modalità di Esame
Una prova scritta e una prova progettuale in ambiente virtuale da svolgere a casa utilizzando il software di sviluppo gratuito Processing. Il voto complessivo risulta da una media pesata delle due prove. È possibile modificare tale voto con una prova orale facoltativa.
Robotics with Laboratory
Contents
Manipulators. Planar manipulators with 2 or 3 links: direct and inverse kinematics. Introduction to the concepts of degree of freedom, redundancy, work space. Roto-translations and rotations in space. Euler angles. Direct and inverse kinematics for robot manipulators with open kinematic chains. Denavit-Hartenberg notation. Main manipulation structures: SCARA, SCORBOT, spherical wrist, anthropomorphic robot. Practice in the Robotics Laboratory on the direct and inverse kinematics of the SCORBOT.
Mobile robotics. Kinematics of a unicycle-type robot. Motion control of a mobile robot: the problem of partial regulation. Localization in a known environment: odometry integration and the extended Kalman filter.
Aims of the Course
The course deals with manipulators and with mobile robotics as well. As for manipulators, notions of direct and inverse kinematics are given: the student will be able to calculate the position and the orientation of the end effector of any manipulator characterized by prismatic and revolute joints (direct kinematics) and to identify the joint coordinates that allow the positioning of the end effector for the most common manipulation structures (inverse kinematics). As for mobile robotics, the course provides the concepts of kinematics, control and localization of unicycle-type robots: the student will be able to calculate the movement of the actuated wheels that allow the robot to reach a target point and to properly fuse the measures coming from exteroceptive and proprioceptive sensors to localize the robot in a known environment.
Examination Procedures
A written test and a project to be realized at home in a virtual environment using the free development software Processing. The overall rating is a weighted average of the two tests. It is possible to modify the final grade through an optional oral test.
