Robotica e Controllo dei Robot

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Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Robotica e dell'Automazione
 
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Il Corso di Robotica della Laurea in Ingegneria Robotica e dell'Automazione è costituito da due parti principali: Controllo dei Robot e Sistemi Robotici Distribuiti. La prima parte è tenuta dai Prof. Antonio Bicchi con la collaborazione del Dr. Giorgio Grioli, mentre la seconda parte è tenuta dalla Prof.sa  Lucia Pallottino.

Al corso collaborano inoltre i membri del gruppo di Robotica del Centro E. Piaggio dell'Università di Pisa e del Laboratorio SoftBots dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT)

Per ricevere informazioni sul corso (spostamenti di lezioni o appelli e altro) gli studenti sono pregati di registrarsi nel gruppo studenti_robotica_unipi@googlegroups.com

Modalità d'esame - Corso di Robotica

Prima dell'esame gli studenti devono obbligatoriamente iscriversi sul sito: http://servizi.ing.unipi.it e compilare i questionari proposti.

Nel corso dell’esame il candidato deve dimostrare conoscenza e capacità operative in tutte le parti in cui si articola il programma. Deve inoltre dimostrare di sapere implementare le tecniche studiate nel corso in contesti applicativi, realizzando dimostratori software e/o hardware di sistemi o sottosistemi robotici.

L'esame si svolge in tre fasi:

1) Svolgimento di un approfondimento applicativo (progetto) su temi concordati con i docenti del corso ed i collaboratori al corso. La presentazione dei risultati avviene attraverso dimostrazione pratica e/o una presentazione pubblica con successiva discussione;

2) Verifica delle conoscenze teoriche del programma relative al Controllo dei Robot (se non già esplicitate nella discussione dell'approfondimento applicativo), anche mediante elaborazione di esempi applicativi (tavole);

3) Verifica delle conoscenze teoriche del programma relative ai Sistemi Robotici Distribuiti (se non già esplicitate nella discussione dell'approfondimento applicativo), anche mediante elaborazione di esempi applicativi (tavole).

Il voto del corso è unico, e comunicato dai docenti solo al termine dell'ultima fase dell'esame.
La prima fase deve precedere le altre due, che possono essere svolte in ordine qualsiasi.
Le tre parti della verifica sono relative a impegni paragonabili tra di loro, e hanno uguale peso.

L'approfondimento applicativo consiste nell'implementazione operativa di una soluzione ad un problema di Robotica avanzata, in cui viene formulato un problema di rilevanza applicativa e/o teorica, che viene risolto con gli strumenti disponibili allo stato dell’arte, approfondendo eventuali metodi o tecnologie necessarie. L’elaborato finale deve avere la forma di un rapporto di progetto, mettendo in luce il problema affrontato, i metodi considerati, i riferimenti nella letteratura scientifica e tecnica, e i contenuti originali che hanno portato alla soluzione.

Ad esempio, il progetto può consistere nella realizzazione di esperimenti per verificare metodi innovativi di pianificazione e/o controllo di robot. Per realizzare le attività connesse il candidato potrà implementare i metodi in un pacchetto software o in un prototipo fisico. Nel secondo caso il candidato potrà frequentare i laboratori  sperimentali a disposizione dei docenti.

L'illustrazione dei risultati sarà affidata ad una presentazione da proiettare in pubblico. La presentazione deve avere la durata complessiva di dieci minuti. La data dell'esame viene concordata direttamente coi docenti e pubblicata sui calendari didattici degli stessi, per consentire agli interessati di assistere.

Il rapporto di progetto (compresa la presentazione) deve essere messo a disposizione dei docenti almeno una settimana prima della data dell'appello orale, inviando una email contente il link ad un repository su cui visualizzare e/o scaricare il materiale (ad esempio, Dropbox o Google Drive)

Assegnamento di Progetti e Tesi

Per ricevere informazioni sugli argomenti di approfondimento applicativo per il corso, e per eventuali sviluppi in Tesi di Laurea Magistrale, potete rivolgervi ai membri del gruppo di Robotica.

Per l'assegnazione del progetto, siete pregati di compilare questo questionario. Sarete contattati per alcune proposte di progetto tra cui scegliere in base al vostro profilo e alle vostre preferenze.

Collaboratori Senior del Gruppo di Robotica di Pisa

Collaboratori Junior del Gruppo di Robotica di Pisa

Ing. Franco Angelini <frncangelini@gmail.com>
Ing. Giuseppe Averta <g.averta3@gmail.com>
Ing. Federica Barontini <Federica.Barontini@iit.it>
Ing. Gemma Carolina Bettelani <gemma.bettelani1@gmail.com>
Ing. Patricia Capsi <patri.capsi@gmail.com>
Ing. Andrea Stefano Ciullo <andrea.ciullo@iit.it>
Ing. Simone Fani <simonefani89@gmail.com>
Ing. Chiara Gabellieri <chiara.gabellieri1@gmail.com>
Ing. Alice Ghezzi <alice.ghezzi@iit.it>
Ing. Simon Lemerle <sp.lemerle@gmail.com>
Ing. Gianluca Lentini <g.lentini88@gmail.com>
Ing. Riccardo Mengacci <riccardo.mengacci@gmail.com>
Ing. Simone Monteleone <monteleone.simone.sm@gmail.com>
Ing. Domenico Mura <mura.domenico87@gmail.com>
Ing. Alessandro Palleschi <alessandropalleschi94@gmail.com>
Ing. George Jose Pollayil <gpollayil@gmail.com>
Ing. Mathew Jose Pollayil <mathewjosepollayil@gmail.com>
Ing. Martina Rossero <Martina.Rossero@iit.it>
Ing. Grazia Zambella <gr.zambella@gmail.com>


Modulo di Controllo dei Robot

Co-docente 2018-2019: Dr. Giorgio Grioli (Istituto Italiano di Tecnologia)
Supporto didattico: Ing. Mathew J. Pollayil

 


 

Materiale Didattico

A. Bicchi: Appunti di Controllo dei Robot

A. Bicchi: Appunti di Fondamenti di Automatica - II (utili per richiami teorici)

Materiale complementare disponibile nella sezione MATERIAL

Programma 2018-2019


 

Modalità di Verifica - Modulo di Controllo dei Robot

La verifica del modulo di COntrollo dei Robot è parte integrante dell'esame di Robotica.
Il modulo di controllo dei robot è costituito da tre parti principali 

    1) Controllo di sistemi robotici completamente attuati: Applicazione e simulazione di schemi di controllo a coppia calcolata, backstepping, e controllo adattivo basato su backstepping per un sistema articolato ed un veicolo, in probemi di controllo di posizione, traiettoria e traccia.
(non limitarsi al controllo di sistemi articolatio su posizioni o traiettorie)

    2) Analisi delle proprietà strutturali di sistemi non lineari e loro applicazioni: Analisi qualitativa e quantitativa delle proprietà di raggiungibilità, osservabilità, identificabilità di sistemi robotici. Si consiglia di usare esempi di dimensioni limitate, in cui si possano trovare risultati per via analitica o comunque interpretare i risulatti numerici in termi fisici. I problemi di identificabilità di parametri costanti ignoti si prestano generalmente bene a questo scopo e si può collegare ai problemi di eccitazione dei parametri nel controllo adattivo. Nei casi in cui le proprietà strutturali siano verificate, è utile studiare accessibilità e osservabilità anche in termini quantitativi oltre che qualitativi.

    3) Controllo di sistemi robotici generali: Funzioni di Lyapunov di controllo, linearizzazione in retroazione ingresso-stati e ingresso-uscita, controllo di sistemi anolonomi.

La dimostrazione delle conoscenze e capacità dello studente può avvenire attraverso parti dell'approfondimento applicativo del corso di Robotica (comune quindi col modulo di Sistemi Robotici Distribuiti), oppure con un esame orale, oppure attraverso la presentazione di esercitazioni scritte curate dallo studente stesso, da solo o in collaborazione con un collega.

L'argomento delle esercitazioni scritte deve essere proposto dallo studente e approvato dal docente o dai collaboratori al corso. L'illustrazione dei risultati sarà affidata ad una presentazione da proiettare. Nella preparazione delle esercitazioni scritte si raccomanda di applicare i metodi di controllo visti a sistemi di un certo interesse applicativo e originalità,  il cui modello può essere anche preso dalla letteratura (che va sempre citata!).  I risultati devono essere discussi, ad esempio comparando le prestazioni di diversi approcci in diverse condizioni, illustrando la convergenze o meno dei parametri nei controlli adattivi e la capacità di ingressi diversi di eccitare la stima, la robustezza dei risultati alle variazioni dei parametri. Tipici temi sono il controllo cinematico e dinamico in cascata di sistemi completamente attuati, di tipo sia braccio articolato che veicolo su ruote, nel controllo di postura, di movimento e di traccia. Questo sarà fatto evidenziando i limiti dei diversi schemi di controllo e la loro robustezza alle incertezze del modello. Per i controlli adattivi, si deve studiare non solo il raggiungimento dell'obiettivo diinseguimento di postura, movimento o traccia, ma anche il comportamento delle stime dei parametri al variare delle condizioni di eccitazione.  Altro tema è lo studio delle proprietà di osservabilità, identificabilità e\o raggiungibilità di sistemi intrinsecamente non lineari, non limitandosi a verifiche binarie di rango delle relative distribuzioni, ma discutendo la anisotropia delle proprietà nello spazio di stato e dando interpretazioni fisiche dei risultati.  Infine, il candidato dimostrerà la padronanza delle tecniche di controllo basato su lineariszzazione in retroazione su sistemi non completamente attuati, illustrando i risultati in confronto con e tecniche basate su linearizzazione approssimata.  

In ogni tavola, deve essere chiaro quanto del lavoro è preso da letteratura preesistente, e quanto sviluppato dallo studente.   

Il testo degli elaborati deve essere messo a disposizione del docente almeno una settimana prima della data dell'appello orale, inviando una email contennet il link ad un repository su  cui visualizzare e/o scaricare il materiale (ad esempio, Dropbox o Google Drive)

 



 

 

 

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Information

Exam info:

Receiving times:

Prof. Antonio Bicchi Mercoledi dalle ore 14.30 Ricevimento Dottorandi Giovedi dalle 15.30 alle 17.30 Collaboratori al Corso: Dott.ssa Lucia Pallottino, Ing. Adriano Fagiolini, Ing. Paolo Salaris, Ing. Felipe W. Belo, Giorgio Grioli.

Course program: