MECCATRONICA

Anno accademico 2019/2020 - 2° anno - Curriculum Curriculum unico
Docente: Rosario SINATRA
Crediti: 6
SSD: ING-IND/13 - MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 92 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di formare gli allievi ingegneri fornendo le basi della regolazione dei sistemi meccanici semplici e complessi. Il corso è suddiviso in due parti; la prima parte del corso riguarda lo studio dei sistemi di regolazione, modellistica ed analisi di sistemi, mentre la seconda è rivolta allo studio della cinematica e dinamica dei sistemi meccanici robotici. Relativamente alla prima parte saranno forniti informazioni sugli attuatori, sensori, ed una introduzione allo studio dei MEMS. Durante il corso verranno svolte diverse esercitazioni teoriche e numeriche al computer.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali: 28 ore

Esercitazioni numeriche: 30 ore


Prerequisiti richiesti

Nozioni di meccanica applicata alle macchine


Frequenza lezioni

Obbligatoria


Contenuti del corso

1. – Introduzione alla meccatronica:

2. – Sistemi, modelli e loro classificazione:

  • Descrizione di sistema: ingresso-uscita, variabili di stato
  • Modello matematico di un sistema
  • Proprietà dei sistemi
  • Modelli matematici di sistemi fisici

3. – Componenti dei sistemi meccatronici:

  • Componenti meccanici
  • Sistemi di misura
  • Attuatori
  • Sensori

4. – Sistemi pneumatici e idraulici

5. – Microprocessori e microcontrollori

6. – Controllori a logica programmabile

7. – Stabilità dei sistemi lineari

8. - Micro and nano mechatronics

9. – Meccanica dei robot

  • parametri HD
  • Geometria del manipolatore disaccoppiato
  • Cinematica del manipolatore seriale
  • Dinamica del manipolatore seriale
  • Dinamica recursiva inversa
  • Il metodo del complemento ortogonale
  • Cinematica del manipolatore a cinematica parallela
  • Dinamica del manipolatore a cinematica parallela
  • Performance dinamiche dei manipolatori e design.

Testi di riferimento

[1] De Silva, Mechatronics an integrated approach, CRC Press

[2] Jacazio G., Piombo B. - Meccanica Applicata alle Macchine, vol. III, Levrotto & Bella, Torino 1994.

[3] Ville Kaajari, Practical MEMS, Small gear publishing

[4] Jorge Angeles, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems - SPRINGER

[5] Appunti del corso

[6] William Bolton, Mechatronics - Electronic control systems in Mechanical and Electrical Engineering, Sixth Editiom, PEARSON



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Sistemi, modelli e loro classificazione:[1], [2], [5] 
2Componenti dei sistemi meccanici[1], [2], [5], [6] 
3Sensori[1], [5], [6] 
4Esempi di sistemi meccatronici[1], [3], [5] 
5Sistemi meccanici robotici[4] 
6Microprocessori, Controllori a Logica Programmabile[6] 
7Stabilità dei sistemi lineari[6] 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova d'esame è composta da un’esercitazione e una prova orale.

L’esercitazione consiste nell’analizzare e simulare un sistema dinamico, con l’inserimento di un sistema di regolazione, utilizzando l’ambiente di lavoro Matlab/Simulink. Al termine dell’esercitazione dovrà essere realizzato un breve report che sarà consegnato e giudicato in sede d’esame.

La valutazione in sede di colloquio orale si baserà sulla conoscenza dei contenuti, la pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, la proprietà di linguaggio tecnico e la capacità di fare collegamenti tra i contenuti del programma.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Il Candidato descriva i sistemi, modelli e loro classificazione: ingresso-uscita, variabili di stato.

Il candidato descirva un modello matematici di sistemi fisici.

Il candidato descriva i componenti dei sistemi meccatronici.

Il candidato parli dei sensori trattati nel corso.

Il candidato descriva un esempio di sistemi meccatronico.

Il candidato descriva i parametri di H-D.

Il candidato esponga la cinematica dei manipolatori seriali/paralleli.

Il candidato esponga la dinamica dei manipolatori seriali/paralleli.

Il candidato descriva le metodologie di ottimizzazione dinamica/cinematica dei sistemi meccanici robotici.