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  3. Internazionalizzazione della Didattica
  4. Singoli insegnamenti erogati in lingua inglese

ROBOTIC SYSTEMS

Internazionalizzazione della Didattica ROBOTIC SYSTEMS

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0622700136
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA INFORMATICA
2025/2026



ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2022
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
324LEZIONE
324LABORATORIO
PASQUALE CHIACCHIO T Curriculum
ENRICO FERRENTINO Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO FORNISCE CONOSCENZE SULLE PRINCIPALI ARCHITETTURE ROBOTICHE IMPIEGATE NEI DIVERSI AMBITI E CONTESTI APPLICATIVI. PER I MANIPOLATORI ROBOTICI, IL CORSO APPROFONDISCE LE CONOSCENZE DI BASE SUI METODI DI CONTROLLO NELLO SPAZIO DEI GIUNTI. IL CORSO CONSIDERA SIA GLI ASPETTI METODOLOGICI CHE QUELLI ORIENTATI ALLE APPLICAZIONI, MEDIANTE L’UTILIZZO DI AMBIENTI DI SIMULAZIONE E DI PROGETTAZIONE ASSISTITA AL CALCOLATORE.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
PRINCIPALI ARCHITETTURE ROBOTICHE. MODELLAZIONE CINEMATICA DEI ROBOT. TECNICHE DI CONTROLLO LINEARE NELLO SPAZIO DEI GIUNTI. PIANIFICAZIONE DEL COMPITO.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE
DERIVARE LE EQUAZIONI CINEMATICHE DI UNA STRUTTURA ROBOTICA DATA. PROGETTARE UN CONTROLLORE PER ROBOT NELLO SPAZIO DEI GIUNTI. UTILIZZARE AMBIENTI DI SIMULAZIONE E DI PROGETTAZIONE ASSISTITA AL CALCOLATORE PER APPLICAZIONI ROBOTICHE.
Prerequisiti
NON VI SONO PROPEDEUTICITÀ. COMUNQUE, PER IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DEL CORSO SONO RICHIESTE CONOSCENZE DI CONTROLLI AUTOMATICI DEI SISTEMI DINAMICI, SIA A TEMPO CONTINUO CHE A TEMPO DISCRETO. QUESTE CONOSCENZE POSSONO ESSERE ACQUISITE NEL CORSO: AUTOMAZIONE.

SONO INOLTRE RICHIESTE CONOSCENZE DI BASE DI INFORMATICA.
Contenuti
UNITÀ DIDATTICA 1 – ARCHITETTURE ROBOTICHE
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/-/2)
- 1 (2 ORE LEZIONE): ROBOT MANIPOLATORI (CARTESIANI, CILINDRICI, POLARI, ANTROPOMORFI, SCARA) – ORGANI TERMINALI
- 2 (2 ORE LEZIONE): ROBOT A BASE MOBILE (SU SLITTA, SU RUOTE, SU GAMBE, VOLANTI). ROBOT COOPERANTI.
- 3 (2 ORE LABORATORIO) DIMOSTRAZIONE IN LABORATORIO DI ALCUNE ARCHITETTURE ROBOTICHE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
PRINCIPALI ARCHITETTURE ROBOTICHE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
SCEGLIERE L’ARCHITETTURA ROBOTICA IN BASE ALL’APPLICAZIONE

UNITÀ DIDATTICA 2 - CINEMATICA
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 8/3/6)
- 1 (2 ORE LEZIONE): INTRODUZIONE ALLE PROBLEMATICHE DEL CORSO. STRUTTURA ROBOT MANIPOLATORI. POSA DI UN CORPO RIGIDO. MATRICE DI ROTAZIONE. MATRICI DI ROTAZIONE PER ROTAZIONI INTORNO AGLI ASSI COORDINATI.
- 2 (2 ORE LEZIONE): RAPPRESENTAZIONE E ROTAZIONE DI UN VETTORE – COMPOSIZIONE DI MATRICI DI ROTAZIONE IN TERNA CORRENTE E IN TERNA FISSA
- 3 (2 ORE LEZIONE): TRASFORMAZIONI OMOGENEE - CINEMATICA DIRETTA – NOTAZIONE DI DENAVIT-HARTENBERG
- 4 (3 ORE ESERCITAZIONE): APPLICAZIONI DELLA NOTAZIONE DI D-H PER DERIVARE LA CINEMATICA DIRETTA DI ROBOT REALI (AD ESEMPIO, COMAU RACER, FANUC SCARA)
- 5 (2 ORE LEZIONE): ANGOLI DI EULERO (ANGOLI ZYZ, ANGOLI RPY) – ASSE E ANGOLO - SPAZIO DEI GIUNTI E SPAZIO OPERATIVO - SPAZIO DI LAVORO – RIDONDANZA CINEMATICA – PROBLEMA CINEMATICO INVERSO
- 6 (2 ORE LABORATORIO): ASSEGNAZIONE E DISCUSSIONE DEL PROGETTO FINALE. STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: MODELLAZIONE CINEMATICA DI ROBOT TRAMITE URDF.
- 7 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: REALIZZARE PACCHETTI DI CONFIGURAZIONE ROBOT IN ROS PER I CALCOLI CINEMATICI E LA VISUALIZZAZIONE IN AMBIENTE DIGITALE 3D.
- 8 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: MATRICI DI TRASFORMAZIONE IN ROS; RAPPRESENTAZIONE DELL'ASSETTO IN ROS (QUATERNIONI), CINEMATICA DIRETTA IN ROS.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
DESCRIZIONE DELLA POSIZIONE E DELL’ORIENTAMENTO DI CORPI RIGIDI NELLO SPAZIO. PASSAGGIO TRA SPAZIO GIUNTI E SPAZIO OPERATIVO: CINEMATICA DIRETTA E INVERSA. MODELLO CINEMATICO DI UN ROBOT AL CALCOLATORE.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
DERIVAZIONE DELLA CINEMATICA DIRETTA DI ROBOT ATTRAVERSO L’APPLICAZIONE DI UNA PROCEDURA STANDARDIZZATA. CINEMATICA DIRETTA IN ROS. REALIZZAZIONE DI MODELLI DI ROBOT PER CALCOLI CINEMATICI.

UNITÀ DIDATTICA 3 – CINEMATICA DIFFERENZIALE
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 3/1/2)
- 1 (3 ORE LEZIONE): JACOBIANO GEOMETRICO - SINGOLARITÀ CINEMATICHE - ANALISI DELLA RIDONDANZA - INVERSIONE DELLA CINEMATICA DIFFERENZIALE - JACOBIANO ANALITICO - ALGORITMI PER L’INVERSIONE CINEMATICA – RELAZIONI STATICHE
- 2 (1 ORA ESERCITAZIONE) DERIVAZIONE DELLO JACOBIANO GEOMETRICO E DELLO JACOBIANO ANALITICO PER ROBOT ASSEGNATI
- 3 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: RISOLUTORI CINEMATICI IN ROS; CINEMATICA INVERSA IN ROS.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
RELAZIONE TRA SPAZIO DELLE VELOCITÀ AI GIUNTI E SPAZIO DELLE VELOCITÀ ALL’ORGANO TERMINALE. INVERSIONE CINEMATICA DI TIPO ALGORITMICO. RELAZIONE TRA COPPIE AI GIUNTI E FORZE ALL’ORGANO TERMINALE. PROBLEMATICHE APPLICATIVE DEI RISOLUTORI CINEMATICI IN ROS.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
CALCOLO DELLO JACOBIANO GEOMETRICO E DELLO JACOBIANO ANALITICO. SELEZIONE ED UTILIZZO DI RISOLUTORI CINEMATICI IN ROS SULLA BASE DELLE SPECIFICHE APPLICATIVE.

UNITÀ DIDATTICA 4 – CONTROLLO LINEARE DI ROBOT
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/2/8)
- 1 (2 ORE LEZIONE): CONTROLLO NELLO SPAZIO DEI GIUNTI - CONTROLLO DECENTRALIZZATO -– COMPENSAZIONE IN AVANTI DECENTRALIZZATA.
- 2 (2 ORE ESERCITAZIONE): PROGETTAZIONE DI CONTROLLORI INDIPENDENTI AI GIUNTI (RETROAZIONE DELLA SOLA POSIZIONE, RETROAZIONE DELLA POSIZIONE E DELLA VELOCITÀ).
- 3 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: REALIZZAZIONE DI UN SIMULATORE DINAMICO CON SIMULINK/SIMSCAPE MULTIBODY E VISUALIZZAZIONE IN AMBIENTE 3D; REALIZZAZIONE DI UN ROBOT SIMULATO; INTEGRAZIONE NUMERICA DELLE EQUAZIONI DELLA DINAMICA.
- 4 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: PROGETTAZIONE DI CONTROLLORI INDIPENDENTI AI GIUNTI IN MATLAB E VALIDAZIONE SPERIMENTALE IN SIMULINK.
- 5 (2 ORE LABORATORIO): INTRODUZIONE A ROS-CONTROL
- 6 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: MODELLAZIONE DINAMICA E DELL’ARCHITETTURA DI CONTROLLO DI ROBOT TRAMITE URDF; CONTROLLO DI ROBOT SIMULATI E REALI MEDIANTE ROS-CONTROL ED IL SIMULATORE DINAMICO GAZEBO.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
CONTROLLO DECENTRALIZZATO NELLO SPAZIO DEI GIUNTI. FUNZIONAMENTO DI UN SIMULATORE DINAMICO. SIMSCAPE MULTIBODY. ROS CONTROL. INTERFACCE HARDWARE/SOFTWARE TRA SISTEMA DI CONTROLLO E SISTEMA FISICO.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
APPLICAZIONI DI TECNICHE DI CONTROLLO LINEARE PER LA PROGETTAZIONE DI CONTROLLORI NELLO SPAZIO DEI GIUNTI. IMPLEMENTAZIONE DI CONTROLLORI ROS ROBOT-INDIPENDENTI. CONTROLLO DI ROBOT REALI E ROBOT SIMULATI.

UNITÀ DIDATTICA 5 – GENERAZIONE DI TRAIETTORIE
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 3/-/4)
- 1 (3 ORE LEZIONE): PERCORSO E TRAIETTORIA - TRAIETTORIE NELLO SPAZIO DEI GIUNTI - MOTO PUNTO–PUNTO - PROFILO DI VELOCITÀ TRAPEZOIDALE - MOTO ATTRAVERSO UNA SEQUENZA DI PUNTI - TRAIETTORIE NELLO SPAZIO OPERATIVO - PRIMITIVE DI PERCORSO (SEGMENTO E CIRCONFERENZA)
- 2 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: PIANIFICAZIONE DI TRAIETTORIA CON LIBRERIE ROS/MOVEIT! (PIANIFICAZIONE PUNTO-PUNTO SPAZIO GIUNTI E SPAZIO OPERATIVO, PIANIFICAZIONE CARTESIANA, INVERSIONE CINEMATICA LUNGO TRAIETTORIE).
- 3 (2 ORE LABORATORIO): STRUMENTI SOFTWARE A SUPPORTO DEL PROGETTO: INTEGRAZIONE DI SISTEMI DI PIANIFICAZIONE E SISTEMI DI CONTROLLO IN ROS.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
ALGORITMI DI BASE PER LA GENERAZIONE DI PERCORSI E DI LEGGI ORARIE. ALGORITMI DI PIANIFICAZIONE DI PERCORSI E LEGGI ORARIE IN MOVEIT!.INTERFACCE TRA SISTEMA DI PIANIFICAZIONE E SISTEMA DI CONTROLLO.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
APPLICAZIONE DEGLI ALGORITMI DI BASE A CASI DI STUDIO REALISTICI. PIANIFICAZIONE DI TRAIETTORIE ROS. PROGETTO DI SISTEMI END-TO-END DI PIANIFICAZIONE E CONTROLLO DI ROBOT.

TOTALE ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO (20/6/22)
Metodi Didattici
LEZIONI INTEGRATE CON ESERCITAZIONI SVOLTE IN AULA.. LE LEZIONI DI LABORATORIO UTILIZZERANNO STRUMENTI SOFTWARE E ROBOT REALI E SARANNO FINALIZZATE ALLA REALIZZAZIONE DI UN PROGETTO DI GRUPPO.

PER POTER PARTECIPARE ALLA PROVA FINALE E QUINDI ACQUISIRE I CREDITI, LO STUDENTE DOVRA' AVER PARTECIPATO AD ALMENO IL 70% DELLE LEZIONI TOTALI.

LEZIONI: 20 ORE
ESERCITAZIONI: 6 ORE
LABORATORIO: 22 ORE
Verifica dell'apprendimento
L'ESAME È PROGETTATO PER VALUTARE CONTEMPORANEAMENTE LA CONOSCENZA E LA COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI NEL CORSO, L'ABILITÀ NELL'APPLICARE TALE CONOSCENZA PER RISOLVERE PROBLEMI DI MODELLISTICA E CONTROLLO DI ROBOT, L'INDIPENDENZA DI GIUDIZIO, LE CAPACITÀ COMUNICATIVE E DI LAVORO IN SQUADRA E LA CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO.

L'ESAME SI SVOLGERÀ IN DUE FASI: UN PROGETTO PER VERIFICARE LA CAPACITÀ DI APPLICARE I CONCETTI PRESENTATI E LE COMPETENZE PRATICHE ED UN COLLOQUIO ORALE PER VERIFICARE LE CONOSCENZE METODOLOGICHE E LE CAPACITÀ DI PRESENTAZIONE ED ESPOSITIVE.

LA VALUTAZIONE FINALE È ESPRESSA IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE, CON IL PROGETTO CHE PESA PER IL 50% ED IL COLLOQUIO ORALE PER IL 50%.

IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE, PUR DIMOSTRANDO APPLICAZIONE NELLO STUDIO, DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’APPLICAZIONE DEI METODI STUDIATI, NE HA UNA LIMITATA CONOSCENZA E PRESENTA UNA SCARSA CAPACITÀ ESPOSITIVA.

IL LIVELLO MASSIMO (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI METODI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI INDIVIDUANDO I METODI PIÙ APPROPRIATI.

LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI ED OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
B. SICILIANO, L. SCIAVICCO, L. VILLANI, G. ORIOLO, “ROBOTICS: MODELLING, PLANNING AND CONTROL”, SPRINGER, LONDON, 2009, ISBN 978-1846286414, ENGLISH LANGUAGE.

ESISTE ANCHE LA VERSIONE IN ITALIANO : B. SICILIANO, L. SCIAVICCO, L. VILLANI, G. ORIOLO, “ROBOTICA. MODELLISTICA, PIANIFICAZIONE E CONTROLLO”, TERZA EDIZIONE, MCGRAW-HILL EDUCATION, MILANO, 2008, ISBN: 978-8838663222

MATERIALE DIDATTICO INTEGRATIVO SARÀ DISPONIBILE NELLA SEZIONE DEDICATA DELL'INSEGNAMENTO ALL'INTERNO DELLA PIATTAFORMA E-LEARNING DI ATENEO (HTTP://ELEARNING.UNISA.IT) ACCESSIBILE AGLI STUDENTI DEL CORSO.
Altre Informazioni
L'INSEGNAMENTO E' EROGATO IN INGLESE
Orari Lezioni

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