Prof. Ing. Marco Gabiccini
Professore Associato di Meccanica Applicata alle Macchine (ING-IND/13)
Dip. di Ingegneria Civile e Industriale, DICI
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Responsabile dei Corsi di: Meccanica dei robot, Laboratorio di Dinamica dei Veicoli
Meccanica dei Robot
<Link al corso su MS Teams> (unico link valido per Ing. dei Veicoli, Meccanica e Robotica)
Il Prof. Marco Gabiccini con un robot sviluppato in un progetto d’esame
Il corso si propone di fornire agli allievi le nozioni fondamentali e gli strumenti necessari per l’analisi, la verifica e la modellazione dettagliata di robot industriali (seriali e paralleli), robot mobili (su ruote o zampe) e veicoli, intesi nella loro più ampia accezione. I robot oggetto del corso sono in generale sistemi fisici controllati da un processore digitale, dotati di capacità sensoriali e di intervento sull’ambiente, con caratteristiche di elevata autonomia e di facile interazione con l’uomo. Al termine del corso, lo studente avrà:
- conoscenze avanzate inerenti la modellistica ed il controllo di robot seriali;
- conoscenze sulle tecniche e gli algoritmi di pianificazione del moto di robot;
- conoscenze sulle metodologie di modellazione, analisi e progetto di robot paralleli e mani artificiali
Il software in cui vengono svolte le esercitazioni al calcolatore è Wolfram Mathematica. Alcune esercitazioni possono prevedere l’uso della suite CasADi in ambiente Python. Le lezioni dell’A.A. 2020-21 sono disponibili su YouTube.
La verifica delle conoscenze avviene attraverso un esame scritto ed un colloquio orale. Lo svolgimento di un “progettino” sulle tematiche del corso con il software Wolfram Mathematica è facoltativo e viene tenuto in considerazione nella composizione del voto definitivo d’esame.
Alternativamente, se estremamente motivato, lo studente può sostenere l’esame realizzando, dalla A alla Z, un robot reale (modalità d’esame con “progettone”). Ciò prevede la modellazione, la progettazione hardware, software ed il controllo di un robot. Nel corso degli anni vari studenti hanno scelto tale modalità, senza dubbio impegnativa ma di grande soddisfazione, per superare l’esame ed acquisire conoscenze approfondite della materia.
Robot dipede 
Veicolo scala 1:10 a guida autonoma 
Robot parallelo Tripteron
Laboratorio di Dinamica dei Veicoli
Il corso si propone di fornire agli allievi nozioni avanzate di dinamica del veicolo e di dotarli degli strumenti necessari per l’analisi e la modellazione funzionale di veicoli stradali (veicoli per passeggeri e veicoli da competizione). L’approccio, tipico della meccanica analitica, si basa sulla scrittura delle equazioni differenziali ed algebriche (DAE) che descrivono un veicolo.
Parametrizzazione dinamica veicolo in “coordinate pista”
Si studiano, ad esempio, le eq.ni di congruenza, che legano le velocità di punti notevoli del veicolo agli scorrimenti dei pneumatici, le equazioni costitutive, che descrivono le interazioni fra ruote e terreno, e le equazioni di equilibrio dinamico, che descrivono il moto finale del veicolo (e sono responsabili dei trasferimenti di carico in curva e nelle fasi di accelerazione e decelerazione). Nel corso si vanno a fornire inoltre informazioni complementari a quelle già in possesso degli allievi, legate ad esempio alle equazioni che descrivono il comportamento di varie tipologie di differenziali, e si presentano tecniche tipiche della robotica per la modellazione di sospensioni dotate di geometrie complesse.
Sospensione di una F1
Vengono altresì trattati alcuni aspetti di pianificazione ottima con tecniche numeriche, utili per definire modelli di pilota artificiale per guida autonoma.
Al termine del corso, lo studente avrà:
- conoscenze avanzate inerenti le equazioni che descrivono i fenomeni principali della dinamica del veicolo;
- conoscenza di almeno un ambiente di sviluppo in cui implementare un modello dettagliato di veicolo;
- implementato, da zero, almeno una tipologia di modello dinamico di veicolo (es. di tipo ‘double track’ con differenziale a slittamento limitato);
- conoscenze delle principali tecniche di controllo ottimo numerico per la pianificazione automatica di traiettorie per un veicolo stradale con determinati requisiti di performance/efficienza.
Il software in cui vengono svolte le esercitazioni al calcolatore è Wolfram Mathematica. Alcune esercitazioni prevedono l’uso della suite CasADi in ambiente Python.
Guida autonoma mediante MPC non lineare su circuito di Barcelona-Catalunya
