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.