Questo corso di diploma tratta i temi principali della robotica, a partire dalle basi come le sue origini. Successivamente, vengono svelati la cinematica e l'algoritmo Diffie-Hellman (DH), insieme a importanti relazioni differenziali. Sebbene le sue radici risalgano al quattordicesimo o quindicesimo secolo, la robotica è una scienza, una disciplina ingegneristica o una tecnologia industriale relativamente nuova che viene spesso travisata dai media popolari. Scoprirai che la storia della robotica moderna può essere fatta risalire al 1495, quando Leonardo da Vinci progettò un dispositivo meccanico che assomigliava a un cavaliere in armatura. Più tardi, il drammaturgo ceco Karel Capec introdusse la parola «robot» dalla parola ceca «robota», che significa «lavoro noioso». Poi passa allo studio delle leggi fondamentali che regolano la robotica, come la legge Zeroth, secondo la quale un robot non può ferire l'umanità o, se non interviene, permettere all'umanità di subire danni. I robot industriali (manipolatori), i robot da campo e di servizio (umanoidi, robot medici e robot ambulanti) e i robot per l'intrattenimento e l'istruzione sono le tre categorie principali che esplorerai
in seguito.
Le articolazioni e i collegamenti di un robot verranno quindi discussi nel materiale del corso. Scoprite come i giunti forniscono un movimento relativo mentre i collegamenti sono elementi rigidi tra i giunti. Esistono vari tipi di giunti, ad esempio lineari e rotativi, e ogni giunto offre un «grado di libertà». Vedrai quanti gradi di libertà possiede la maggior parte dei robot. L'architettura del robot è la combinazione e la disposizione dei diversi tipi di giunti che configurano la catena cinematica del robot. Man mano che avanzerai nel corso, ti verrà insegnato che la posizione e l'orientamento relativi degli assi di due giunti successivi possono essere specificati da due parametri di collegamento, lunghezza del collegamento e angolo di torsione del collegamento. Imparerai anche che puoi rappresentare l'orientamento in coordinate congiunte mediante la convenzione YPR (yaw, pitch and roll). Nelle coordinate rettangolari o cartesiane, le stesse possono essere rappresentate da una matrice di rotazione R, dove le tre colonne di R corrispondono rispettivamente ai vettori normale, di scorrimento e di avvicinamento. Scoprirete che per manipolare gli oggetti è necessario controllare sia la posizione che l'orientamento dello strumento/effettore finale in uno spazio tridimensionale
.
Infine, studierete la pianificazione del percorso del robot: tale problema viene formulato in uno spazio di configurazione dell'utensile e il movimento del robot viene controllato nello spazio articolare. Scoprirai che uno dei potenziali problemi legati alla risoluzione della velocità spaziale congiunta è l'inesistenza dell'inverso e che la matrice Jacobiana potrebbe non essere invertibile per tutti i valori. Scoprite in quali punti dello spazio congiunto Jacobian perde il suo rango e perché si verifica una riduzione del numero di righe e colonne indipendenti. Come parte dell'analisi della matrice Jacobiana, studierai le singolarità degli spazi congiunti e scoprirai che la singolarità interna è potenzialmente problematica, poiché si forma quando due o più assi formano una linea retta. Questo corso sarà di grande interesse per gli industriali che potrebbero utilizzare robot nelle loro fabbriche o che stanno studiando l'automazione. Anche gli studenti di ingegneria meccanica, in particolare quelli specializzati in robotica, troveranno questo
corso particolarmente interessante.
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