MECHATRONICS
Anno accademico 2020/2021 - 2° anno - Curriculum Mechatronics and ManifacturingCrediti: 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: 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
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
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
10. – Applicazioni:
- Isolamento delle vibrazioni;
- Effetti della dinamica del trasduttore.
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.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.
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.