L’insegnamento si pone l’obiettivo di fornire le competenze di base per traslare i concetti della meccanica e della robotica al mondo biologico. Particolare attenzione verrà dedicata allo studio del movimento e alla trasmissione del moto. Verrà inoltre fornita una panoramica delle principali applicazioni robotiche nell’ambito della bioingegneria. Al termine del Corso lo studente conoscerà i principi che regolano il movimento di alcuni sistemi biorobotici (cinematica e dinamica), e sarà in grado di modellare tali sistemi e pianificarne il movimento. Conoscerà le principali applicazioni della robotica nel mondo biomedicale.
Prerequisiti
Analisi matematica: concetti di funzione (anche a più variabili), limite, derivata, integrale. Fisica: misura delle grandezze fisiche e unità di misura, principi ed equazioni fondamentali della meccanica. Geometria ed algebra: grandezze scalari e vettoriali, elementi fondamentali del calcolo vettoriale.
Metodi didattici
L’insegnamento si avvale di lezioni frontali e attività di laboratorio svolte al calcolatore. Per mezzo delle prime gli studenti acquisiranno le competenze teoriche, mentre nelle sessioni di laboratorio tali concetti verranno applicati a casi specifici inerenti il mondo della biorobotica. Per lo svolgimento delle lezioni frontali il docente scriverà direttamente alla lavagna per le principali trattazioni teoriche, mentre per l’esposizione di esempi o di casi applicativi verranno utilizzate presentazioni Power Point. In seguito alla lezione, queste ultime verranno messe a disposizione degli studenti nella sezione dedicata all’insegnamento sulla piattaforma moodle KIRO.
Verifica Apprendimento
Le competenze acquisite verranno verificate per mezzo di un’unica prova orale, nel corso della quale allo studente verrà richiesto di discutere gli aspetti teorici ed eventualmente di relazionare circa le attività laboratoriali eseguite.
Testi
[1] Slide messe a disposizione dal docente [2] FONDAMENTI DI MECCANICA TEORICA E APPLICATA 3/ED editore Mc Graw Hill Education Autori Nicolò Bachschmid, Stefano Bruni, Andrea Collina, Bruno Pizzigoni, Ferruccio Resta e Alberto Zasso.
Contenuti
Il programma del corso si compone dei seguenti argomenti: Cinematica, statica e dinamica del punto materiale. Cinematica, statica e dinamica del corpo rigido. Vincoli cinematici, geometria delle masse, sistemi di forze equipollenti. Cinematica, statica e dinamica dei sistemi di corpi rigidi nel piano. Moti relativi, calcolo dei gradi di libertà ed equazioni di chiusura cinematica. Esempi di sistemi meccanici nel mondo biologico, biomedico e riabilitativo. Sistemi di attuazione, rapporti di trasmissione e leggi di moto. Introduzione alla robotica: i sistemi a più gradi di libertà, la nomenclatura, la matrice Jacobiana, cinematica e dinamica nello spazio. Esempi di sistemi robotici e biorobotici. Pianificazione delle traiettorie. Esempi applicativi di robotica biomedicale e d’interfacce aptiche.
