Il documento presenta un progetto di tesi per laureandi in ingegneria dell'automazione, focalizzato su argomenti di motion control come pianificazione di traiettorie e modellizzazione di sistemi meccatronici. Viene richiesto l'uso di linguaggi di programmazione come C/C++ e MATLAB, oltre a competenze di inglese di livello C1. Sono elencati vari filoni di ricerca e progetti specifici con requisiti tecnici dettagliati.

1. Salvagnini © 2016
Automation Motion Control
Progetti di tesi
TOMERS

2. Salvagnini © 2016
1
Automation Motion Control
Presentazione
TOMERS
Progetto riservato a Laureandi/Laureati in Ingegneria dell'Automazione con spiccato
interesse a svolgere progetti di tesi o di stage formativi in ambito "Motion Control". In
particolare i principali filoni di ricerca che possono essere sviluppati sono:
 Pianificazione di traiettorie per robot antropomorfi e manipolatori;
 Modellizzazione e identificazione di sistemi meccatronici;
 Algoritmi di controllo;
Competenze specifiche richieste/Requisiti indispensabili:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Inglese livello C1.

3. Salvagnini © 2016
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Automation Motion Control
Progetti di Tesi
TOMERS
INDICE:
 Real-Time smooth trajectory generator (Pag. 3);
 Real-Time smooth trajectory synchronizer (Pag. 4);
 Optimal space redundancy solver (Pag. 5);
 Real-Time maximum feed-rate planning with look-ahead (Pag. 6);
 Curvature-continuous corner smoothing (Pag. 7);
 Real-Time singularity avoidance in Cartesian planning for anthropomorphic robot
(Pag. 8);
 Real-Time smooth trajectory planning in Cartesian space for anthropomorphic
robot (Pag. 9);
 Modelling and identification of mechatronic systems (Pag. 10);
 Inline identification of mechatronic systems (Pag. 11);
 Command shaping (Pag. 12).

4. Salvagnini © 2016
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Real-Time smooth trajectory generator
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la
generazione di riferimenti per asse singolo con le seguenti proprietà:
 Pianificazione real-time;
 Traiettoria a tempo minimo;
 Rispetto di vincoli di velocità, accelerazione, decelerazione e jerk;
 Stati di velocità iniziale e finale arbitrari.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie.

5. Salvagnini © 2016
4
Real-Time smooth trajectory synchronizer
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la
generazione di riferimenti per un sistema multi-asse con le seguenti proprietà:
 Sincronizzazione temporale di tutti gli assi sullo stato finale;
 Pianificazione real-time;
 Traiettoria a tempo minimo;
 Rispetto di vincoli di velocità, accelerazione, decelerazione e jerk per ciascun asse;
 Stati di velocità iniziale e finale arbitrari.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie.

6. Salvagnini © 2016
5
Optimal space redundancy solver
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la soluzione della
ridondanza di un sistema cinematico planare X-Y a tre gradi di libertà. Il sistema può essere
scomposto in due sottosistemi: sottosistema a bassa dinamica e sottosistema ad alta dinamica.
L’algoritmo deve possedere le seguenti proprietà:
 Generazione di una traiettoria spaziale a minima curvatura per il sottosistema a bassa
dinamica;
 Rispetto di vincoli di posizione del sottosistema ad alta dinamica;
 Tempo di pianificazione compatibile con la durata della lavorazione.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie;
 Controllo ottimo;
 Ottimizzazione numerica;
 Spline.

7. Salvagnini © 2016
6
Real-Time maximum feed-rate planning with
look-ahead
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la pianificazione della
legge oraria di una traiettoria di classe C2 nello spazio dei giunti per sistema multi-asse non
lineare con le seguenti proprietà:
 Rispetto di vincoli di velocità, accelerazione e jerk nello spazio cartesiano e nello spazio dei
giunti;
 Massimizzazione della velocità cartesiana di lavorazione;
 Pianificazione Real-Time con look-ahead.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie;
 Controllo ottimo;
 Ottimizzazione numerica;
 Spline.

8. Salvagnini © 2016
7
Curvature-continuous corner smoothing
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la generazione di un
raccordo geometrico tra due tratti lineari o tra un tratto lineare e un tratto circolare con le
seguenti proprietà:
 Traiettoria complessiva di classe C2 nello spazio cartesiano;
 Rispetto di una tolleranza geometrica (es. distanza) per il raccordo;
 Minimizzazione della curvatura del raccordo;
 Massimizzazione della velocità di percorrenza del raccordo in funzioni dei vincoli di
accelerazione e jerk nello spazio cartesiano e nello spazio dei giunti.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie;
 Controllo ottimo;
 Ottimizzazione numerica;
 Spline.

9. Salvagnini © 2016
8
Real-Time singularity avoidance in Cartesian
planning for anthropomorphic robot
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la gestione dei
movimenti cartesiani in singolarità di un robot antropomorfo con le seguenti proprietà:
 Individuazione delle singolarità wrist, elbow, shoulder;
 Manovra attorno alla singolarità a minimo errore cartesiano;
 Rispetto dei vincoli di velocità, accelerazione e jerk nello spazio cartesiano e nello spazio dei
giunti;
 Algoritmo real-time.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie;
 Controllo ottimo;
 Robotica.

10. Salvagnini © 2016
9
Real-Time smooth trajectory planning in
Cartesian space for anthropomorphic robot
TOMERS
L’obiettivo del progetto è l’analisi e l’implementazione di un algoritmo per la generazione di
traiettorie lineari, circolari e di piega con le seguenti proprietà:
 Gestione degli spostamenti lineari e dell’orientamento;
 Utilizzo di raccordi geometrici tra traiettorie consecutive;
 Rispetto dei vincoli di velocità, accelerazione e jerk nello spazio cartesiano e nello spazio dei
giunti;
 Rispetto dei vincoli di coppia ai singoli giunti con modello dinamico del robot;
 Pianificazione real-time.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di pianificazione di traiettorie;
 Controllo ottimo;
 Robotica.

11. Salvagnini © 2016
10
Modelling and identification of mechatronic
systems
TOMERS
L’obiettivo del progetto è la modellazione di sistemi meccanici e l’identificazione dei parametri
del modello per arrivare ad una sintesi diretta dei controllori.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Modellizzazione di sistemi fisici ( meccanici ed elettrici);
 Identificazione;
 Teoria dei sistemi;
 Controlli automatici.

12. Salvagnini © 2016
11
Inline identification of mechatronic systems
TOMERS
L’obiettivo è l’identificazione in linea dei parametri di un modello del sistema, con il duplice scopo
di adattare i parametri del controllore e monitorare lo stato del sistema (fault detection ).
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Modellizzazione di sistemi fisici ( meccanici ed elettrici);
 Identificazione;
 Teoria dei sistemi;
 Controlli automatici.

13. Salvagnini © 2016
12
Command shaping
TOMERS
L’obiettivo è la deformazione della traiettoria di riferimento al sistema in modo da non eccitarne i
modi risonanti.
Competenze specifiche richieste:
 Linguaggi C/C++ e MATLAB;
 Algoritmi di controllo in catena aperta e in retroazione;
 Modellizzazione;
 Identificazione;
 Controlli automatici.

14. Salvagnini © 2016
12
TOMERS
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