Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[51057] - MECCANICA DELLE MACCHINE AUTOMATICHEMECHANICS OF AUTOMATIC MACHINERY
Matteo Claudio PALPACELLI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM12] INGEGNERIA INFORMATICA E DELL'AUTOMAZIONE Master Degree (2 years) - [IM12] COMPUTER AND AUTOMATION ENGINEERING
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/13 - MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenze di base di meccanica, geometria ed analisi differenziale.

Basic knowledge on mechanics, geometry and calculus.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Teoria: 28 ore
Esercitazioni: 18 ore
Laboratorio: 2 ore

L’insegnamento di Meccanica delle Macchine Automatiche (9CFU) per il corso di Iaurea in Ingegneria Informatica e dell’Automazione prevede ulteriori 24 ore divise in:

Teoria: 24 ore

Theory: 28 hours
Exercises: 18 hours
Laboratory: 2 hours

The teaching of Mechanics of Automatic Machinery (9CFU) for the Master’s Degree Course in Computer Engineering and Automation includes further 24 hours divided into:

Theory: 24 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

La natura multidisciplinare della meccanica delle macchine automatiche consente di far acquisire allo studente molteplici conoscenze: saranno impartite le informazioni fondamentali sulle tecniche di modellazione dei sistemi meccanici, sia analitiche che numeriche; verrà insegnato l’utilizzo di uno strumento di simulazione multibody di tipo commerciale; verranno richiamati gli elementi di base del controllo delle macchine automatiche e dei sistemi meccatronici.
Inoltre i soli studenti di Informatica ed Automazione apprenderanno le tecniche per effettuare l’analisi di semplici sistemi meccanici ed una descrizione funzionale dei più comuni meccanismi, quali i motoriduttori e le trasmissioni.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente dimostrerà la capacità di saper scegliere e applicare appropriati metodi analitici e di modellazione per poter simulare al meglio il comportamento di sistemi meccatronici, in ciclo aperto o in ciclo chiuso. Lo studente sarà inoltre in grado di effettuare analisi cinematiche, statiche e dinamiche di sistemi meccatronici, quali i robot o le macchine automatiche, tramite l’utilizzo di strumenti software numerici e multicorpo, avendo maturato capacità critiche nell’interpretazione dei risultati.


Competenze trasversali.

L’elaborazione di esercitazioni di gruppo e la presentazione delle stesse in sede d’esame consentirà agli studenti di raggiungere una attitudine alla risoluzione dei problemi, per i quali sono previste scelte personali, capacità a lavorare in gruppo e capacità di esprimere e sostenere le proprie idee in un contesto tecnico, di presentare i risultati del proprio lavoro in modo facilmente comprensibile, di essere efficaci e convincenti nelle relazioni tecniche. La particolarità dell’insegnamento che vede la contemporanea partecipazione di allievi ingegneri meccanici e di informatica ed automazione, stimolerà gli studenti alla multidisciplinarietà, alle problematiche intersettoriali e ad orientarsi all'innovazione industriale.


Knowledge and Understanding.

The multidisciplinary attitude of the Mechanics of Automatic Machinery allows providing the students with knowledge in several fields, which are partially specialized accordingly to the Course of Study. The students will acquire concepts on the modelling techniques of mechatronic systems, via both analytical and numerical algorithms and will be trained in the use of a commercial software for simulation of multibody systems. Moreover, they will learn the fundamentals of control of automatic machines and of mechatronics systems.
The Automation Engineering students only will be trained on the methods for the analysis of simple mechanical systems, and for the functional description of the commonly used mechanisms, such as gearing and transmissions.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The students will be able to choose, and correctly use, the appropriate analytical methods for modelling and simulation of mechatronic systems behavior, both in feed-forward and feedback configurations. Moreover, the students will be capable of performing analyses of kinematics, of statics, and of dynamics of mechatronic systems, such as robots or automatic machineries, by means of numerical software tools and of multibody simulation environments, thanks to the acquired ability of critical interpretation of results.


Transversal Skills.

The development of group projects and their presentations during the examination will train the students to solve problems for which personal choices are required, as far as the attitude to work in team, to support and defend their own ideas in a technical environment, to show out the results of their own efforts in a well understandable way, and to be effective and convincing within their technical reports. The peculiarity of the teaching of being populated by students of both the Mechanical and Automation Engineering will address them towards multidisciplinarity, cross-sectorial issues and industrial innovation.



PROGRAMMA PROGRAM

Il programma dell'insegnamento è differenziato per studenti della LM in Ing. Meccanica (6 CFU, 48 ore di didattica frontale) e studenti della LM in Ing. Informatica ed Automazione (9 CFU, 72 ore di didattica frontale) come indicato di seguito.

Lezioni di teoria (28 ore per la LM in Ing. Meccanica, 52 ore per la LM in Ing. Informatica ed Automazione):

Strumenti informatici (Computer Aided Engineering, CAE) per la simulazione dinamica dei sistemi meccanici (4 ore):
- Generalità sui sistemi CAE per la simulazione dinamica dei sistemi multi-corpo.
- Basi teoriche per l’utilizzo dei sistemi CAE.
- Richiami sui sistemi di equazioni ODE e DAE e sugli algoritmi di soluzione.

Meccanica dei Robot (24 ore):
- Robotica industriale ed avanzata: applicazioni e normativa di riferimento.
- Analisi di manipolabilità dei sistemi robotici.
- Pianificazione del moto nello spazio giunti e nello spazio di lavoro.
- Schemi di controllo di robot ed architettura dei controllori.
- Componenti meccanici per la robotica: motori elettrici, riduttori, sensori.

Elementi di meccanica per l’automazione (solo studenti della LM in Ing. Informatica ed Automazione, 24 ore):
-Cinematica: mobilità dei meccanismi, analisi cinematica dei meccanismi piani e nello spazio.
- Statica: Equazioni di equilibrio statico, dualità cineto-statica, forze di contatto ed effetti dissipativi.
- Dinamica: analisi dinamica dei sistemi meccanici piani e nello spazio, flussi di potenza, bilanci di energia e rendimento di sistemi meccanici.
- Meccanismi: Ruote dentate. Trasmissioni di potenza. Giunti. Cuscinetti.

Esercitazioni di simulazione dei sistemi meccanici (18 ore):
- Modellazione in ambiente CAE di meccanismi in catena aperta e chiusa.
- Esportazione e integrazione dei modelli.
- Pianificazione e controllo del moto.

Laboratorio (2 ore):
- Esperienze di programmazione di robot industriali.

The teaching offers different topics for Mechanical Engineering (6CFU, 48 hours of lectures) and Computer Engineering and Automation (9 CFU, 72 hours of lectures) students as follows:

Theoretical lessons (28 hours for the Master’s degree course in Mechanical Engineering, 52 hours for the Master’s degree course in Computer Engineering and Automation):

Software tools (Computer Aided Engineering, CAE) for dynamics simulation of mechanical systems (4 hours):
- General concepts of CAE tools for dynamics simulation of multibody systems.
- Theoretical bases for the use of CAE tools.
- Notes on ODE and DAE systems of equations.

Robot mechanics (24 hours):
- Industrial and advanced robotics: applications and technical standards.
- Manipulability analysis of robotic systems.
- Motion planning in joint space and in workspace.
- Robot control schemes and control systems architecture.
- Mechanical components for robotics: electric motors, gearboxes, sensors.

Basics of mechanics for automation (only for the students of the Master’s Degree Course in Computer Engineering and Automation students, 24 hours):
- Kinematics: mechanisms mobility, kinematics analysis of planar and spatial mechanisms.
- Statics: static equilibrium equations, kinematics-statics relation, contact forces and dissipative effects
- Dynamics: dynamic analysis of planar and spatial mechanisms, power flows, energy balance and efficiency of mechanical systems.
- Mechanisms: gears, power transmissions, power couplings, bearings.

Exercises of simulation of mechanical systems (18 hours):
- CAE modeling of open and closed loop kinematics chains.
- Plants export and models integration.
- Motion planning and control.

Laboratory (2 hours):
- Examples of programming of industrial robots.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

Il livello di apprendimento dello studente verrà valutato attraverso due prove:
- la presentazione e discussione di un progetto, per il quale verrà richiesto di modellare ed analizzare un semplice sistema meccanico concordato con il docente.
- la prova orale, che avrà come oggetto la discussione di una o più tematiche trattate nel corso.

Il progetto verrà svolto in gruppi di 2-5 persone e verrà discusso in sede d'esame con la partecipazione contestuale di tutti gli studenti del gruppo.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Il superamento della prova è subordinato alla dimostrazione da parte dello studente della conoscenza dei contenuti principali del corso: metodi di modellazione ed analisi di sistemi multibody, principali componenti meccanici e loro funzionamento. Inoltre lo studente, nello svolgimento dell’attività di gruppo, deve essere in grado utilizzare gli strumenti di analisi acquisiti allo studio di semplici sistemi meccanici, mostrando una sufficiente sensibilità nella soluzione di problemi di natura meccanica ed automatica.
Gli studenti dei diversi corsi di laurea LM in Ingegneria Meccanica e LM in Informatica ed Automazione sono incoraggiati a creare gruppi misti per lo svolgimento del progetto di gruppo: è valutata positivamente la capacità di applicazione trasversale delle conoscenze pregresse ed acquisite nel corso.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Il progetto e la discussione orale avranno rispettivamente un peso di 1/3 e 2/3 sulla valutazione complessiva. Lo studente dovrà ottenere una valutazione di almeno 18 punti (su 30) in entrambe le prove (progetto e orale).


Learning Evaluation Methods.

The level of the student learning will be assessed through two tests:
- a presentation and discussion of a project for which the student will be asked to model and analyse a simple mechanical system, defined in agreement with the teacher.
- an oral examination, whose object will be the discussion of one or more topics of the course.

The project will be carried out in groups 2-5 people and will be discussed by the simultaneous participation of all students in the group during the oral examination.


Learning Evaluation Criteria.

In order to pass the test, the student is asked to demonstrate his knowledge of the main contents of the course: methods of modelling and analysis of multibody systems, the main mechanical components and their operation. In addition, the student must be able to use the tools of analysis acquired in the study of simple mechanical systems, showing a sufficient sensitivity in the solution of problems of mechanics and automatics.
The Mechanical Engineering and the Computer Engineering and Automation students are encouraged to create mixed teams for carrying out the group project: the ability of transversal application of their previous and newly acquired knowledge is positively considered.


Learning Measurement Criteria.

A thirty-points scale is used for grading, eventually with praise.


Final Mark Allocation Criteria.

The project and the oral examination will be considered, respectively, with a weight of 1/3 and 2/3 on the overall evaluation. The student must obtain an evaluation of at least 18 (out of 30) in both the project and oral examination.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

• J.J. Craig. Introduction to Robotics: Mechanics & Control. 3rd Ed., 2004, Pearson Prentice-Hall.
• B. Siciliano. L. Sciavicco. L. Villani. G. Oriolo. Robotica. Modellistica, pianificazione e controllo. McGraw-Hill, 2008

In aggiunta, per studenti della LM in Ing. Informatica e dell’Automazione:
• M. Callegari, P. Fanghella, F. Pellicano. Meccanica applicata alle macchine. Città Studi Edizioni.

• Materiale didattico multimediale disponibile sulla piattaforma Moodle di Ateneo. Indirizzo: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7767

• J.J. Craig. Introduction to Robotics: Mechanics & Control. 3rd Ed., 2004, Pearson Prentice-Hall.
• B. Siciliano. L. Sciavicco. L. Villani. G. Oriolo. Robotics: Modelling, Planning and Control. Springer, 2009.

For Automation Engineering students it is also suggested the Machine Mechanics textbook:
• M. Callegari, P. Fanghella, F. Pellicano. Meccanica applicata alle macchine. Città Studi Edizioni.

• Handouts and multimedial material available at the Atheneum Moodle platform. Address: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7767


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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