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    Ciro NATALE

    Insegnamento di ROBOTICA

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA INFORMATICA

    SSD: ING-INF/04

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Lo studente dovrà essere in grado di realizzare un simulatore cinematico e dinamico di un qualunque manipolatore e dovrà saper progettare i relativi sistemi di pianificazione e controllo del moto. Dovrà poi conoscere le principali tecniche di programmazione di robot industriali e gli algoritmi di base per il controllo dell’interazione e la fusione sensoriale per applicazioni di robotica avanzata.

    Testi di riferimento

    B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, “Robotica – Modellistica, pianificazione e controllo” (3rd Ed.), McGrawHill, 2008.
    B. Siciliano, O. Khatib (Eds.) “Springer handbook of robotics”, 2nd ed. Springer, 2016.

    Obiettivi formativi

    Il corso intende fornire allo studente le metodologie necessarie al progetto del sistema di governo di un robot industriale, dagli algoritmi di cinematica diretta e inversa, alla pianificazione delle traiettorie di moto, agli algoritmi di controllo del moto e dell’interazione fino all’architettura hardware/software. Un ulteriore obiettivo formativo è quello di fornire allo studente le conoscenze di base per affrontare problemi di robotica avanzata.

    Prerequisiti

    Lo studente deve possedere solide basi di algebra lineare, analisi matematica e fisica (meccanica). Sono richieste conoscenze di controlli automatici e teoria dei sistemi. L'uso del pacchetto software MATLAB e l'abilità di programmazione in linguaggi C/C++ è importante.

    Metodologie didattiche

    Il corso prevede sia lezioni in aula che esercitazioni numeriche con l’ausilio del Robotics Toolbox in ambiente MATLAB ed esercitazioni di laboratorio con l'uso dei robot disponibili in laboratorio: KUKA YouBot e LBR iiwa, Franka Emika Panda, equipaggiati con pinze e sensori di vario tipo, tra cui camere RGB-D, sensori di prossimità, sensori di forza e tattili.

    Metodi di valutazione

    Prova orale e, facoltativamente, svolgimento di un elaborato a carattere numerico o sperimentale.

    Programma del corso

    Robotica industriale: cinematica e dinamica dei manipolatori, algoritmi di pianificazione delle traiettorie, controllo del moto, controllo dell’interazione, unità di governo e linguaggi di programmazione di robot industriali.

    Robotica avanzata:
    modellistica e controllo di robot a giunti elastici, attuatori e sensori propriocettivi ed esterocettivi, algoritmi di fusione sensoriale, filtro di Kalman esteso per problemi di navigazione e tracking.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The student will be able to realize a kinematic and dynamic simulator of a general manipulator. He/She will be able to design planning and control system of a robot. He/She will learn the basics of robot-oriented programming languages. He/she will gain programming skills within the ROS framework for advanced robotics applications.

    Textbook and course materials

    B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, “Robotica – Modellistica, pianificazione e controllo” (3rd Ed.), McGrawHill, 2008.
    B. Siciliano, O. Khatib (Eds.) “Springer handbook of robotics”, 2nd ed. Springer, 2016.

    Course objectives

    The course aims at providing the student with all methods for design of a robot control system, including all basic modules: forward and inverse kinematics algorithms, trajectory planning, force/motion control, hw/sw architecture. Further topics concern methods for advanced robotics, for sensor fusion algorithms to modern robot programming frameworks (ROS).

    Prerequisites

    Linear algebra, calculus and physics (mechanics). Automatic control and system theory. MATLAB and C++ under Linux.

    Teaching methods

    The course foresees both theoretical lessons as well as numerical and laboratory practice for a total of 72 hours. Simulations will be carried out in MATLAB using the Robotics Toolbox. Laboratory practice will be performed on the robots available at the Robotics Lab: Kuka youbot and LBR iiwa, Franka Emika Panda, equipped with grippers and various sensors, e.g. RGB-D cameras, prximity sensors and force and tactile sensors.

    Evaluation methods

    Oral exam or lab project.

    Course Syllabus

    Industrial Robotics: kinematics and dynamics of the manipulators, algorithms of trajectory planning, motion control, interaction control, control unit, programming languages for industrial robots.

    Advanced Robotics:
    modeling anc control of flexible joint robots, actuators and sensors, sensor fusion algorithms, Extended Kalman filter for navigation and tracking.

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