MECCATRONICA
Anno accademico 2019/2020 - 2° anno - Curriculum Curriculum unicoCrediti: 6
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 92 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 1°
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
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Sistemi, modelli e loro classificazione: | [1], [2], [5] |
| 2 | Componenti dei sistemi meccanici | [1], [2], [5], [6] |
| 3 | Sensori | [1], [5], [6] |
| 4 | Esempi di sistemi meccatronici | [1], [3], [5] |
| 5 | Sistemi meccanici robotici | [4] |
| 6 | Microprocessori, Controllori a Logica Programmabile | [6] |
| 7 | Stabilità 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.