PROGETTAZIONE DI SISTEMI MECCATRONICI

Docenti: 
Crediti: 
6
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE (ING-IND/13)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Anno di corso: 
2
Lingua di insegnamento: 

ITALIANO

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere:
mediante le lezioni frontali tenute durante il corso, lo studente acquisirà i metodi e le conoscenze necessari ad esprimere o interpretare i requisiti funzionali di una applicazione meccatronica per automazione industriale, e a comprenderne i criteri di progettazione, realizzazione e validazione. Lo studente apprenderà la struttura e il principio di funzionamento delle macchine automatiche e dei principali sottosistemi che ne consentono il funzionamento automatizzato. Apprenderà inoltre alcune tecniche di dimensionamento degli azionamenti per automazione, di progettazione funzionale dei meccanismi e di parametrizzazione dei controllori retroazionati.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
mediante le esercitazioni pratiche, gli studenti apprenderanno come realizzare simulazioni multifisiche di stazioni di macchine automatiche che integrino i diversi aspetti progettuali affrontati nel corso. In particolare, lo studente dovrà applicare le conoscenze acquisite al dimensionamento e scelta su catalogo di sistemi di azionamento, alla progettazione cinematica di meccanismi per soddisfare requisiti funzionali assegnati e alla parametrizzazione di un controllo retroazionato di tipo PID anche con approccio cascade control.
Autonomia di giudizio:
lo studente dovrà essere in grado di comprendere e valutare in maniera critica le soluzioni commerciali proposte per implementare specifici compiti di automazione industriale in un contesto produttivo. In particolare, dovrà saper valutare l’adeguatezza dell’approccio seguito e delle scelte tecnologiche adottate in relazione con specifici requisiti progettuali relativi ai problemi di controllo del movimento.
Capacità comunicative:
tramite le lezioni frontali e il confronto con il docente, lo studente acquisirà il lessico specifico inerente l’automazione industriale, i controllori, gli attuatori e i sensori. Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta, i principali contenuti del corso, quali idee, problematiche ingegneristiche e relative soluzioni.
Capacità di apprendimento:
lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di automazione attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, cataloghi commerciali e manuali tecnici, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o intraprendere percorsi di formazione successivi.

Prerequisiti

Non vi sono propedeuticità obbligatorie. Sono richieste nozioni fondamentali di meccanica applicata, modellazione di sistemi meccanici semplici, componenti e circuiti elettrici, e di fondamenti di programmazione.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso offre una visione sistemica e integrata della progettazione funzionale delle macchine automatiche con particolare riferimento alle soluzioni personalizzate per la generazione del moto.
All’interno del corso vengono affrontati i temi della progettazione cinematica dei meccanismi e del loro azionamento mediante motori elettrici con controllo d’asse.
Le esercitazioni fanno uso di software di simulazione multifisica per apprendere i contenuti specifici relativi alla progettazione dei cinematismi, al dimensionamento degli azionamenti, alla progettazione delle leggi di moto e alla parametrizzazione dell’anello di controllo.
Tali simulazioni consentono inoltre di testare le interazioni che legano questi diversi componenti del sistema e di apprendere come pianificare correttamente le diverse fasi progettuali di un sistema meccatronico complesso applicando i principi del simulation-driven-design.

Bibliografia

Tutte le slides delle lezioni e delle esercitazioni sono disponibili su Elly insieme ad altro materiale utile.
In particolare, sono disponibili lezioni ed esercitazioni videoregistrate per l’apprendimento a distanza.

Oltre al materiale disponibile su Elly, lo studente può approfondire i contenuti del corso attraverso i seguenti testi:

Drive Solutions – Mechatronics for Production and Logistics, E.Kiel, Springer, e-ISBN 978-3-540-76705-3

Robotics – Designing the Mechanisms for Automated Machinery 2nd Edition, Ben-Zion Sandler, Academic Press, ISBN 0-12-618520-4

Principles of object-oriented modeling and simulation with modelica 3.3 – A cyber-physical approach 2nd Edition, P. Fritzson, IEEE Press Wiley, ISBN 9781118859124

Metodi didattici

Il corso ha un peso di 6 CFU, che corrispondono a 48 ore di lezione. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula alternate a esercitazioni. Durante le lezioni frontali vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico-progettuale, al fine di favorire la comprensione profonda delle tematiche e di far emergere eventuali preconoscenze sui temi in oggetto da parte dei formandi.
Durante le esercitazioni svolte in laboratorio, gli studenti saranno tenuti ad applicare la teoria ad un esercizio, un caso studio reale o un progetto sviluppato secondo i criteri metodologici illustrati nelle lezioni e nel materiale bibliografico e didattico.
Le slide e gli appunti utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate a inizio corso sulla piattaforma Elly. Per scaricare le slide da Elly è necessaria l’iscrizione al corso on line.
Tutto il materiale fornito è considerato parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly, unico strumento di comunicazione impiegato per il contatto diretto docente/studente.
Su tale piattaforma, giorno per giorno, vengono indicati gli argomenti affrontati a lezione che andranno poi a costituire l’indice dei contenuti in vista della preparazione all’esame finale.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene mediante la preparazione di un progetto individuale più la discussione orale dello stesso.
Durante la prima parte del corso ogni studente concorda con il docente il contenuto del progetto, che deve essere costituito da un problema pratico inerente i contenuti principali delle lezioni. Il progetto è concluso con la consegna del lavoro svolto (ad esempio: codice sorgente di un programma, disegno CAD di componenti, ecc.) e di una relazione tecnica dell'attività svolta.
La consegna dovrà avvenire una settimana prima della data ufficiale dell'appello che lo studente intende sostenere.
Il progetto è valutato come segue:
sviluppo del progetto (max punti 10): comprensione dei requisiti e degli obiettivi, analisi dei prerequisiti, definizione di funzionalità, prestazioni e vincoli; progetto; realizzazione; integrazione, test e validazione;
metodo di lavoro (max punti 10): indipendenza, proattività e creatività; ricerca, analisi, valutazione e selezione di diverse soluzioni; sistematicità e essenzialità; comunicazione all'interno del gruppo e con il docente;
risultati (max punti 5): raggiungimento degli obiettivi previsti;
documentazione (max punti 5): struttura; completezza e correttezza; stile;
La somma dei punti ottenuti corrisponde al voto finale espresso in trentesimi. I punteggi raggiunti devono essere confermati durante la prova orale che ha lo scopo di verificare l’effettivo contributo personale dello studente.
L'esame è superato per un punteggio complessivo pari o superiore a diciotto trentesimi.
In caso di voto pari a trenta trentesimi, la commissione d'esame valuta l'opportunità di attribuire la lode sulla base della qualità della documentazione fornita e dell’esposizione orale.