SSD: ING-IND/13
CFU: 9
Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)
Fondamenti di Meccanica.
Eventuali prerequisiti
Conoscenze di base sulla meccanica acquisite nell’insegnamento di Fondamenti di Meccanica; conoscenze di base dell’ambiente di lavoro Matlab/Simulink.
Obiettivi formativi
Fornire allo studente nozioni su alcuni fenomeni meccanici che si possono verificare negli organi di macchine e le nozioni fondamentali per la progettazione di organi meccanici e tecniche di monitoraggio e diagnostica durante il loro funzionamento. Sono, inoltre, trattati elementi di base della meccanica dei Robot.
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Le attività formative previste dall’insegnamento mirano a fornire allo studente tutti gli strumenti metodologici necessari ad affrontare lo studio di un sistema meccanico in generale e di uno robotico in particolare. Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative alla meccanica che sono sempre presenti in qualsiasi sistema automatico o automatizzato. Le lezioni e le esercitazioni hanno lo scopo di sviluppare nello studente le connessioni causali tra l’analisi meccanica ed il funzionamento dei meccanismi anche destinati a costituire un sistema di automazione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Il percorso formativo è orientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare concretamente le conoscenze relative all’analisi meccanica nel monitoraggio e nella diagnostica dei sistemi meccanici stessi. Lo studente dovrà inoltre mostrare la capacità di utilizzo delle principali fasi di sintesi di un sistema robotico riconoscendone le caratteristiche principali e la struttura cinematica, e dimostrando di saper strutturare un’analisi cinematica e dinamica del sistema stesso.
Programma - Syllabus
- Rigidità e deformabilità di componenti meccanici
- Determinazione delle sollecitazioni negli organi di macchina
- Sistemi a più gradi di libertà
- matrici di inerzia e matrici di rigidità
- equazioni del moto
- frequenze naturali
- linee elastiche
- Dinamica dei rotori rigidi.
- Elementi di dinamica dei rotori elastici
- Velocità critiche flessionali
- Bilanciamento dei rotori rigidi e macchine bilanciatrici
- Cenni sul bilanciamento dei rotori elastici
- Studio del comportamento cinematico e dinamico di sistemi meccanici mediante simulazione al calcolatore.
- Elementi di Tribologia
- Contatto tra superfici
- Topografia superficiale
- Meccanismi di usura
- Proprietà dei lubrificanti
- Principali meccanismi di lubrificazione
- Cuscinetti e loro dimensionamento
- Criteri di diagnostica di elementi meccanici
- Trasformata Wavelet ed applicazioni
- Analisi multirisoluzionale
- Teoria del Chaos
- Esempio di progettazione di un sistema meccanico
- Robot industriali
- Definizioni, concetti generali
- Classificazione dei robot
- Descrizione e principi di funzionamento di un robot
- Sistemi di trasmissione del moto
- Riduttori
- Attuatori
- Altri componenti meccanici per l’automazione
- Sistemi articolati piani ad 1 g.d.l.
- Quadrilateri articolati: studio cinematico
- Sintesi cinematica
- Bilanciamento statico
- Bilanciamento dinamico
- Sistemi articolati ad n assi
- Problema cinematico diretto ed inverso
- Matrici di rotazione
- Coordinate omogenee
- Matrici di trasformazione
- Struttura dei link e parametri dei giunti
- Rappresentazione di Denavit ed Hartemberg
- Posizione della pinza
- Matrice di velocità
- Matrice di accelerazione
- Statica del braccio
- Calibrazione cinematica
- Leggi del moto e traiettorie
- Tempo minimo di azionamento
- Scalatura delle leggi del moto
- Pianificazione delle leggi del moto e delle traiettorie di un robot
- Traiettoria della pinza di un robot ad n assi
- Dinamica
- Equazioni di equilibrio dinamico di un manipolatore a più gradi di libertà
- Matrici delle azioni
- Forze che agiscono sui link
- Equilibrio dinamico dei segmenti
- Cenni sulla dinamica di manipolatori non rigidi
Materiale didattico
Si veda il sito web del docente della materia.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il docente utilizzerà: a) lezioni frontali per circa l’80% delle ore totali, b) esercitazioni in aula mediante l’utilizzo del software Matlab (https://www.mathworks.com/) per circa il 20% delle ore totali.
Verifica di apprendimento e criteri di valutazione
Modalità di esame
L'esame si articola in prova scritta e orale. In caso di prova scritta i quesiti sono: a risposta libera, esercizi numerici.
Il colloquio orale segue tre prove intercorso distribuite temporalmente ad inizio, centro e fine del corso volte all’accertamento dell’acquisizione dei concetti e dei contenuti introdotti durante le lezioni fino al momento della prova stessa. Tipicamente lo studente ha a disposizione 2 ore per la prova intercorso che consiste nel rispondere a 3 quesiti o esercizi numerici. Le tre prove hanno uguale peso sul giudizio finale.