Corso di Robotica con Laboratorio (Parte 1 del corso di Automazione e Robotica con Laboratorio (12cfu))

Video-lezioni registrate nell'a.a. 2020/21

N.B. Essendo lezioni dell'a.a. 2020/21, alcuni degli avvisi dati nel corso di queste lezioni potrebbero non valere per quest'anno accademico. Inoltre il contenuto delle lezioni 22, 23 e 25 non è più in programma dall'anno accademico 2023/24.

Per una migliore qualità di riproduzione, si consiglia di scaricare le videolezioni anziché guardarle direttamente su Google Drive.

• Lezione 1 (28/09/2020): diretta su Teams con introduzione al corso (slides della lezione).


• Lezione 2 (29/09/2020): cinematica diretta del manipolatore planare a due gradi di libertà (sez. 1.1 di questo documento)
  • Video 2a: Prima parte.
  • Video 2b: Seconda parte. Tempo 7:15: è una parte che non rientra tra gli obiettivi del corso, però è evidente che prendendo diversi da zero gli elementi (3,1) e (3,2) e da uno l'elemento (3,3) della matrice T, si ottiene in generale come risultato un vettore che non ha più uno come terza componente: occorre dividere per questo elemento (se diverso da zero!) tutte e tre le componenti del vettore ottenuto per far si che le prime due componenti siano di nuovo le coordinate x e y del punto ottenuto. Ai tempi 9:21 e 9:36 ho detto 'giunto 1' ma in effetti è il giunto 2. Analogamente ai tempi 9:44 e 9:52 ho detto 'giunto 2' ma in effetti è il punto terminale del robot. Al tempo 22:56 ho detto "ultima riga" invece di "ultima colonna".


• Lezione 3 (30/09/2020): cinematica inversa del manipolatore planare a due gradi di libertà (sez. 1.2 di questo documento) e cinematica diretta e inversa del manipolatore planare a tre gradi di libertà (sez. 2 di questo documento)
  • Video 3a: Prima parte (sez. 1.2 di questo documento). Tempo 25:30: il caso generale in cui il det(A) è diverso da zero non si ha solo quando θ₂ è diverso da 180 gradi ma anche, come detto in precedenza, con θ₂ = 180 gradi purché i due link siano di lunghezza diversa.
  • Video 3b: Seconda parte (sez. 2 di questo documento). Tempo 15:40: ho detto "quando θ₂ vale zero" invece di "quando θ₂ vale 180 gradi". Tempo 26:09: ho detto "dentro questa circonferenza" invece di "su questa circonferenza".


• Lezione 4 (02/10/2020): richiami di geometria e proprietà preliminari (sezz. 1-4, escluso il teorema di Eulero, di questo documento)
  • Video 4a: Prima parte (sezz. 1-3 di questo documento). Al tempo 6:21 ho detto "le radici" invece di "gli autovalori". Al tempo 23:48 ho scritto e_x invece di e_y.
  • Video 4b: Seconda parte (sez. 4, escluso il teorema di Eulero, di questo documento). Al tempo 14:22 ho detto "prodotto scalare" invece di "prodotto tra matrici". Al tempo 20:33 ho dimenticato di dire che il complesso coniugato del prodotto coincide col prodotto dei complessi coniugati e, poiché R ha tutti i coefficienti reali, si ha R*=R e quindi (Rv)*=R*v*=Rv*. Al tempo 32:29 non ho precisato che il prodotto hermitiano di un vettore per se stesso non solo è reale ma è anche positivo.


• Lezione 5 (05/10/2020): diretta su Teams con introduzione al software Processing. Fare riferimento al link degli appunti delle lezioni per il materiale didattico utilizzato. Al tempo 13:30, la ricerca del comando 'smooth' non ha avuto un esito positivo in quanto era selezionata anche la coppia di parentesi e il punto e virgola: selezionando solo il comando (smooth in questo caso) e scegliendo 'Find in reference' dentro il menu Help, si accede alla pagina di descrizione di questa istruzione. Al tempo 44:43, in realtà si tratta delle coordinate del vertice in alto a sinistra.


• Lezione 6 (06/10/2020): richiami di geometria e proprietà preliminari (Teorema di Eulero e sezz. 5 e 6 di questo documento)
  • Video 6a: Prima parte (Teorema di Eulero).
  • Video 6b: Seconda parte (sezz. 5 e 6 di questo documento). Tempo 2:40: ho dimenticato di dire che l'angolo alpha è positivo quando la rotazione di SR rispetto a SR' è in verso antiorario guardando dalla parte del versore intorno a cui sto ruotando. Così per esempio, nella figura in questione (fig. 7 sez. 5.1), l'angolo α vale circa +20 gradi (rotazione antioraria guardando dall'asse z) ma anche equivalentemente -340 gradi (rotazione oraria guardando dall'asse z). Tempo 11:20: l'esistenza di una matrice di rotazione che descrive una sequenza di spostamenti rigidi che lascia le origini coincidenti non richiede l'applicazione del Teorema di Eulero. Molto più semplicemente, poiché una sequenza di trasformazioni rigide che lascia le origini coincidenti è in fin dei conti una trasformazione rigida che lascia le origini coincidenti, in base a quanto detto all'inizio della sez. 4, essa è descritta da una matrice di rotazione. Eulero ci dice in più che questa sequenza di rotazioni può anche essere ottenuta mediante una singola rotazione intorno ad un asse opportuno.


• Lezione 7 (07/10/2020): richiami di geometria e proprietà preliminari (sezz. 7-9 di questo documento)
  • Video 7a: Prima parte (sez. 7 di questo documento).
  • Video 7b: Seconda parte (sezz. 8 e 9 di questo documento). Tempi 7:10 e 8:26: ho detto "angolo y" invece di "asse y". A partire dal tempo 10:06 la frase "come è messo" che ho utilizzato più volte equivale a dire "come è orientato".


• Lezione 8 (09/10/2020): procedura di Denavit-Hartenberg ed esercizio su manipolatore planare a 3 gradi di libertà (esercizio 7 di questo documento)
  • Video 8a: Prima parte. Ai tempi 7:51 e 7:53 ho detto "link i" invece di "link i-1". Il disegno dell'asse y_i ai tempi 14:11, 16:04 e 18:02 potrebbe apparire errato se si dà una particolare interpretazione prospettica al disegno.
  • Video 8b: Seconda parte. Al tempo 0:10 ho detto che l'asse y_i è stato disegnato nel verso errato: questo in effetti è vero solo se considero una particolare interpretazione prospettica della figura (in cui x_i viene in qualche modo visto come entrante nel disegno, ma andava bene prima se lo considero uscente).


• Lezione 9 (12/10/2020): diretta su Teams. Fare riferimento al link degli appunti delle lezioni per il materiale didattico utilizzato. Nel video, tra i tempi 22:30 e 23:30 e anche al tempo 26:20, alcuni fotogrammi dell'esecuzione degli sketch Processing non sono stati catturati, per cui non è evidente il comportamento oscillatorio e/o instabile del manipolatore quando si varia il parametro Kp: si consiglia di rifare le prove sul proprio PC per vedere gli effetti di cui si parla nel video.


• Lezione 10 (13/10/2020): robot SCARA e alcuni esercizi sulle matrici di rotazione
  • Video 10a: Prima parte (sez. 1 di questo documento). Al tempo 24:16 ho detto "tra x₂ e b₁" invece di "tra x₂ e z₁". Al tempo 33:14 ho detto "l'ultima riga" invece di "l'ultima colonna".
  • Video 10b: Seconda parte (sez. 2 di questo documento ed esercizi 2, 3 e 4 di questo documento).


• Lezione 11 (14/10/2020): cinematica diretta del robot SCORBOT
  • Video 11a: Prima parte (inizio sez. 1 di questo documento). Al tempo 29:48 ho detto: "tra z₁ e x₀" invece di "tra x₁ e z₀".
  • Video 11b: Seconda parte (completamento sez. 1 e cenno alla parte iniziale della sez. 2 di questo documento). Al tempo 26:31 ho detto "sul piano (x₀,y₀)" invece di "sul piano (x₀,z₀)".


• Lezione 12 (16/10/2020): cinematica inversa del robot SCORBOT con esercizio relativo ed alcuni esercizi sulle matrici di rototraslazione
  • Video 12a: Prima parte (sez. 2 di questo documento).
  • Video 12b: Seconda parte (esercizio su cinematica inversa SCORBOT ed esercizi 5 e 6 di questo documento). Al tempo 5:39 ho detto "in radianti" invece di "in gradi".


• Lezione 13 (19/10/2020): diretta su Teams. Fare riferimento al link degli appunti delle lezioni per il materiale didattico utilizzato.


• Lezione 14 (20/10/2020): cinematica diretta e inversa del polso sferico (sez. 1 di questo documento ed esercizio relativo)
  • Video 14a: Prima parte (sez. 1 di questo documento).
  • Video 14b: Seconda parte (considerazioni sulla cinematica inversa del polso sferico ed esercizio relativo: quesito 3 del compito di esonero del 20/11/2017). Al tempo 12:46 in realtà i versori da considerare nella prima riga sono quelli del sistema L₃, che è quello rispetto a cui stiamo calcolando le componenti (quindi e_x3, e_y3, e_z3 invece di e_x6, e_y6, e_z6). Al tempo 24:41 ho detto "del polso sferico" invece di "del robot antropomorfo".


• Lezione 15 (21/10/2020): completamento cinematica diretta e inversa del robot antropomorfo (sez. 2 di questo documento ed esercizio relativo)
  • Video 15a: Prima parte (sez. 2.1 e inizio 2.2 di questo documento). Al tempo 13:44 ho detto "del robot antropomorfo" invece di "del polso sferico". Al tempo 36:09 ho detto "del punto O₆" invece di "del punto O₄".
  • Video 15b: Seconda parte (completamento sez. 2.2 di questo documento ed esercizio relativo: quesito 2 del compito di esame del 28/02/2013). Ai tempi 18:51 e 20:59 ho detto "del polso sferico" invece di "del robot antropomorfo".


• Lezione 16 (23/10/2020): esercizi su manipolatori e matrici di rototraslazione.
  • Video 16a: Prima parte (esercizio di cinematica diretta sul manipolatore cilindrico a pag. 3 di questo documento e quesito 1 dell'esame del 28/2/2013).
  • Video 16b: Seconda parte (esercizio sul manipolatore planare a pag. 2 di questo documento e quesito 1 dell'esame del 28/11/2014).


• Lezione 17 (26/10/2020): diretta su Teams con esercizi (esercizio su robot antropomorfo a pag. 7-8 di questo documento, caso singolare di Denavit-Hartenberg a pag. 2 di questo documento, quesito 1 compito di esonero del 27/11/2015)
  • Video 17a: Prima parte.
  • Video 17b: Seconda parte.


• Lezione 18 (27/10/2020): Inizio parte sulla robotica mobile.
  • Video 18a: Prima parte (pag. 1-9 di questo documento).
  • Video 18b: Seconda parte (pag. 10-15 di questo documento ed es. 1 di questo documento).


• Lezione 19 (28/10/2020): Controllo di un robot mobile.
  • Video 19a: Prima parte (pag. 1-3 di questo documento).
  • Video 19b: Seconda parte (pag. 4-5 di questo documento ed es. 2 di questo documento). Al tempo 21:42 ho detto "non può φ diventare 0 per sempre" invece di "non può φ diventare 90 gradi per sempre".


• Lezione 20 (30/10/2020): esercizi su tutto il programma di Robotica.
  • Video 20a: Prima parte (esercizio 3 dell'esame del 28/02/2013, applicazione procedura Denavit-Hartenberg a un manipolatore 3D a cinque gradi di libertà: pag. 4-6 di questo documento).
  • Video 20b: Seconda parte (quesiti 2b e 3 dell'esame del 27/11/2015, calcolo matrice R_e del quesito 2 dell'esame del 25/11/2013, quesito 2 dell'esame del 20/11/2017).


• Lezione 21 (02/11/2020): diretta su Teams. Fare riferimento al link degli appunti delle lezioni per il materiale didattico utilizzato.


• Lezione 22 (03/11/2020): Il problema della localizzazione di un robot mobile.
  • Video 22a: Prima parte (pag. 1-5 di questo documento). Ai tempi 37:25 e 37:57 quando dico "la somma tende a una gaussiana" intendo dire che è tanto più vicina a una gaussiana quanto maggiore è il numero di variabili sommate.
  • Video 22b: Seconda parte (pag. 5-9 di questo documento). Al tempo 31:02 ho detto "la nostra stima z_i" invece di "la nostra misura z_i". Ai tempi 31:39 e 31:41 ho detto "uno su c₁" invece di "uno su c".


• Lezione 23 (04/11/2020): soluzione al problema della localizzazione di un robot mobile mediante filtro di Kalman esteso.
  • Video 23a: Prima parte (pag. 10 di questo documento).
  • Video 23b: Seconda parte (pag. 11-12 di questo documento).


• Lezione 24 (06/11/2020): esercizi su tutto il programma di Robotica.
  • Video 24a: Prima parte (esercizio 3 dell'esame del 25/11/2013, esercizio 1 dell'esame del 20/11/2017 ed esercizio 1 dell'esame del 29/11/2016).
  • Video 24b: Seconda parte (esercizio 2 dell'esame del 29/11/2016 ed esercizio 1 dell'esame del 19/11/2018).


• Lezione 25 (09/11/2020): diretta su Teams. Fare riferimento al link degli appunti delle lezioni per il materiale didattico utilizzato.


• Lezione 26 (10/11/2020): esercizi su tutto il programma di Robotica.
  • Video 26a: Prima parte (esercizi 2 e 3 dell'esame del 19/11/2018 ed esercizio 1 dell'esame del 18/11/2019). Dal tempo 9:05 al tempo 12:50 ho spiegato che la scelta di A₁ negativo va scartata: in realtà questo non è del tutto vero o per lo meno non è vero se lo SCORBOT non è vincolato a lavorare in avanti. Con A₁ negativo si ottengono infatti θ₂=-170.04^o e θ₄=170.04^o. Se effettivamente ho portato θ₂ e θ₄ a questi valori, posso verificare con le formule della cinematica diretta che ho z_d=20 e beta_d=45^o e che quindi soddisfo i dati del quesito 2b. E' però vero che questa soluzione corrisponde a far lavorare lo SCORBOT all'indietro e va quindi scartata se, come sempre fatto in questo corso, ipotizzo di modificare θ₂ e θ₄ col vincolo di rimanere col robot proteso in avanti.
  • Video 26b: Seconda parte (esercizi 2 e 3 dell'esame del 18/11/2019 e alcuni quiz a risposta multipla).