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Conoscenze di base di meccanica, geometria ed analisi differenziale.

Convenzionale.

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.

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. Inoltre lo studente sarà 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.

L’elaborazione di esercitazioni di gruppo e la presentazione delle stesse in sede d’esame consente 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. Inoltre 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.

Il programma dell'insegnamento è differenziato per studenti LM Ing. Informatica ed Automazione (9 CFU, 72 ore di didattica frontale) e studenti LM Ing. Meccanica (6 CFU, 48 ore di didattica frontale) come indicato di seguito. Lezioni di teoria (52 ore): • Elementi di meccanica per l’automazione (solo studenti LM 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. • Strumenti informatici (Computer Aided Engineering, CAE) per la simulazione dinamica dei sistemi meccanici (tutti gli iscritti, 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 (tutti gli iscritti, 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. Esercitazioni di simulazione dei sistemi meccanici (tutti gli iscritti, 18 ore): • Modellazione in ambiente CAE di meccanismi in catena aperta e chiusa. • Esportazione e integrazione dei modelli. • Pianificazione e controllo del moto. Laboratorio (tutti gli iscritti, 2 ore): • Esperienze di programmazione di robot industriali.

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.

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 Meccanica e LM Informatica e 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.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.

Il progetto e la discussione orale avranno rispettivamente un peso di 1/3 e 2/3 sulla valutazione complessiva.

• 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 LM Ing. Informatica ed Automazione: • M. Callegari, P. Fanghella, F. Pellicano. Meccanica applicata alle macchine. Città Studi Edizioni.

No.