Anche la lezione di oggi mer 18.03.2020 verrà erogata tramite riunione webex, al link https://unimib.webex.com/join/domenico.sorrenti; quella di domani sarà invece registrata e messa a disposizione.

Piano delle attività didattiche della settimana di lun 23.03.2020:

• mar 24.03.2020 lezione webex marchese
• mer 25.03.2020 lezione webex marchese
• gio 26.03.2020 esercitazione webex sorrenti + lezione registrata sorrenti

La lezione di oggi è annullata causa problemi di rete, meet o webex che sia.

Riprovate domani sempre con Marchese. Io e lui proveremo prima che la rete sia ok e vi manderemo messaggio via forum poco prima delle 16:30.

Salve, questa settimana non ci saranno lezioni di robotica a causa di miei impegni (soprattutto esami di laurea e dottorato).

Per quanto riguarda gli argomenti di cinematica dei manipolatori che sarebbero dovuti essere stati erogati in lezioni passate: rinuncio per gli stessi impegni a concludere di registrare la prima lezione e tutta la seconda e vi dò invece i riferimenti alle pagine del libro, che è link-ato nella prima sezione (materiale di studio: Siciliano, Sciavicco, Villani, Oriolo, "pagine relative alla cinematica dei manipolatori").

Lezione di giovedì 19.03.2020: va studiata la sezione 2.8, saltando la parte 2.8.3 sulle catene cinematiche chiuse. La figura 2.16 va interiorizzata perfettamente (notare che α_i è attorno ad x_i).

Lezione di giovedì 26.03.2020: va studiata la sezione 2.9, saltando sia la parte 2.9.2 su "parallelogram arm", che la parte 2.9.6 su "Stanford manipulator".

Nella settimana del 06.04.2020 ci sarà un solo incontro webex di robotica, finalizzato soprattutto a chiarire i dubbi residui sulla prima esercitazione. In questa occasione parleremo anche della parte assegnata sul libro di testo di cinematica dei manipolatori. Con il prof. Marchese non abbiamo ancora deciso se fare l'incontro di robotica martedì o mercoledì pomeriggio, ve lo comunicheremo domani in serata.

Buongiorno, con il Prof. Sorrenti abbiamo fatto la schedulazione delle prossime lezioni sia per la settimana prima di Pasqua (l'attuale), sia per la settimana successiva (potete trovarla sotto il dettaglio delle attività didattiche).

Come ci eravamo detto a voce, c'è la possibilità di fare lezione anche nella settimana del 20-24 aprile che, almeno in teoria, sarebbe di sospensione delle lezioni per esami e compitini. Vi sollecito a segnalarci se avete degli esami (qualcuno di voi parlava di un possibile ma non certo compitino della Prof.ssa Gasparini) in modo da fare le eventuali lezioni solo nei giorni liberi. Fateci sapere le info che vi sono state comunicate in questi giorni....

Quando vi ho indicato di studiare dal libro la sezione 2.9 vi avevo anche detto di non guardare le sottosezioni 2.9.2 (parallelogram arm) e 2.9.6 (stanford arm). Ho però fatto un errore: avendo detto "tutta la sezione 2.9", non ricordando che non finisce dopo "anthropomorphic arm", non vi ho detto di NON guardare le sottosezioni 2.9.8 (DLR manipulator) e 2.9.9 (humanoid manipulator), che invece non fanno parte del nostro programma. Mi scuso dell'errore e spero che nessuno abbia perso troppo tempo su queste 2 sottosezioni, nel caso fatemelo sapere che in qualche modo cerco di tenerne conto.

I prossimi argomenti da studiare di robotica sono, sempre con riferimento al libro di testo:

1. sezione 2.10, in particolare i concetti di spazio operativo (cartesiano) e dei giunti;
2. la sottosezione 2.10.1 "workspace" ed i concetti di spazio di lavoro "raggiungibile", "raggiungibile con destrezza", accuratezza e ripetibilità;
3. la sottosezione 2.10.2 "kinematic redundancy" ed il concetto di ridondanza cinematica (relativa ad un task) e della utilità pratica che può venire dall'avere della ridondanza cinematica in un task;
4. la sottosezione 2.11 "kinematic calibration", in particolare fino al punto in cui si spiega come il problema sia un problema di ottimizzazione globale non lineare e l'ultimo paragrafo sul fatto che la calibrazione cinematica sia una attività del produttore del braccio robotico, mentre lo "homing" sia invece da svolgersi ad ogni accensione del robot (torneremo comunque sul motivo alla base della procedura di homing quando parleremo di sensori di posizione angolare incrementali).

Nell'incontro di domani gio 16.04.2020 concluderemo con le domande sulla prima parte della cinematica dei manipolatori da parte di chi la volta scorsa non aveva ancora completato lo studio ed inizieremo a parlare di eventuali domande relative a questa seconda parte sulla cinematica dei manipolatori.

Buongiorno, ho aggiornato il dettaglio delle attività didattiche con la schedulazione delle lezioni della settimana (in pratica, faccio io le lezioni questa settimana)

Buongiorno,

ho aggiornato il dettaglio delle attività didattiche con la schedulazione di questa settimana.

Ho anche inserito tutte le date a calendario fino a metà giugno (data ufficiale di fine semestre).

Ciò non significa che faremo lezione in tutte quelle giornate, ma conto di finire il prima possibile in modo che possiate iniziare il progettino.

Buongiorno,

nel dettaglio delle attività didattiche trovate lo scheduling delle lezioni della settimana.

Per l'incontro di domattina (su: esercizio sulle rototraslazioni nello spazio e domande e risposte sugli argomenti di teoria trattati fino ad ora), propongo, per non stare ad aspettarci un orario di inizio preciso: alle 09:15. Se pensaste che sia meglio dopo, o prima, ditelo per favore al più presto su questo thread.

Buongiorno,

ho aggiornato il dettaglio delle attività didattiche con lo scheduling delle lezioni delle settimane future. Come avete già avuto modo di parlarne col Prof. Sorrenti, nelle prossime settimane lui farà il gio ed io farò il mar e mer.

Questa è una schedulazione di massima, che potrà subire modifiche in corso d'opera (e di cui vi avvertiremo all'occorrenza).

Come già detto in precedenza, la schedulazione arriva a metà giugno (termine ufficale del semestre), ma continamo di finire prima di quella data.

Ho reso disponibile il materiale che copre gli argomenti da studiare per l'incontro interattivo di giovedì 21.05.2020.

Siamo un po' in ritardo, ma alcuni devono finire di recuperare, c'è anche la parte di automazione, gli altri insegnamenti, etc. etc.

Ho quindi deciso che fosse meglio tenersi leggeri e quindi vi chiedo di arrivare preparati per giovedì sul capitolo 5, breve introduzione e tutta la sezione 5.1.

Ho reso disponibile il materiale da studiare per il prossimo incontro di Giovedì 04.06.2020, riguarda i sensori propriocettivi ed eterocettivi.

Materiale da studiare sui sensori.

• Siciliano sezione 5.3: tutto tranne:
  • resolvers,
  • AC tachometer solo le prime 2 righe,
• Siciliano sezione 5.4: tutto tranne:
  • strain gauge,
  • AC tachometer solo le prime 2 righe,

Note.

1. In relazione agli encoder incrementali: sui datasheet trovate usualmente il termine "channel" per indicare una connessione elettrica in uscita da un encoder che misura le transizioni su una "traccia" (track è il termine usato sul testo); il testo quindi si riferisce solo a come è fatto il "disco", non includendo l'elettronica di lettura del dato sul disco.
2. Ci possono essere sistemi ottici a fotocellula, sia a riflessione che passanti (ne riparliamo quando tratteremo le fotocellule), sistemi che percepiscono la presenza / assenza di materiale ferromagnetico, etc.
3. Il testo, quando parla di encoder incrementali, dice, correttamente, che la presenza sulle 2 tracce di tacche "in mutua quadratura" consente di determinare la direzione di movimento. Non dice però, anche se forse a qualcuno potrebbe apparire ovvio, che "in mutua quadratura" significa che, leggendo otticamente le tacche ed ottenendo un segnale elettrico, quando si è arrivati a metà del periodo del segnale elettrico corrispondente ad una tacca / non-tacca su una traccia, si ha che l'altra commuta.
4. La presenza di segnali in quadratura consente di determinare la direzione di movimento, verificando se arriva prima il "livello tacca" di una traccia o dell'altra; questo è detto nel libro. Il libro non dice invece che, al posto di contare i livelli si possono contare i fronti e quindi si può ottenere, oltre alla determinazione della direzione, anche un quadruplicamento della risoluzione dell'encoder.
5. Per contare i fronti è necessaria un piccola rete logica anteposta ad un timer; questa si trova spesso già disponibile sui microprocessori dedicati al controllo motori, all'interno delle periferiche (usualmente timer) per la gestione degli encoder.
6. Le 2 righe dedicate alla misura di velocità ottenuta a partire dalla misura di posizione generata da un encoder sono un po' troppo sintetiche: l'approccio basato sulla misura della "frequenza del treno di impulsi", di fatto consistente nella misura del numero di cicli osservati, è adatta all'esecuzione di misure quando la velocità di rotazione è elevata perché le letture di posizione ottenute dall'encoder sono soggette ad un errore di quantizzazione piccolo, relativamente allo spazio percorso tra una lettura e la successiva. Al contrario, quando lo spazio percorso è piccolo, l'errore di quantizzazione diviene preponderante; in quest'ultimo caso si preferisce misurare il tempo che intercorre tra fronti consecutivi.
7. Parlando di sonar, il testo fa riferimento all'interazione tra l'onda elastica e la superficie contro cui l'onda elastica impatta. In particolare, parla della interazione assorbente che ha luogo quando le dimensioni delle irregolarità presenti sulla superficie "risuonano" (sono simili o multipli - sottomultipli) con la lunghezze d'onda dell'onda elastica (le lunghezze d'onda, se si tratta di un treno multi-frequenza di onde). Questo è incompleto: l'intensità dell'assorbimento dipende anche dalla spaziatura tra molecolare / atomica / agglomerati di materia all'interno del corpo sulla cui superficie l'onda incide. Aneddoto sulla mammella di mucca imbalsamata ed invece il guanto per lavare i piatti pieno d'acqua.
8. Parlando di Laser range finder (LRF), il testo li nomina solo come "Lasers"; questo non è corretto, il laser è il fascio emesso, tutto l'apparato. includendo anche il laser, che consente di effettuare misure di distanza, si chiama laser range finder.
9. Il testo non sottolinea in modo adeguato il fatto che il fascio ottenuto con un laser sia, per quanto non perfettamente "parallelo", molto più concentrato (con una apertura molto inferiore; apertura = l'angolo in cui ha luogo la gran parte della distribuzione dell'energia attorno alla direzione di massima intensità). Questo ha un ruolo importante nel campionamento spaziale della scena; con un sonar si hanno aperture dell'ordine dei 30º, con un LRF anche inferiori al grado.
10. Un altro, più grave, errore del testo è che introduce i 2 approcci alla misura di distanza (tempo di volo e triangolazione), come 2 modi in cui si possono usare i laser per misurare distanze. Questo è un errore: anche i sonar sono dispositivi per la misura della distanza basati sull'approccio "ToF", l'uso di una coppia di telecamere "normali" (vedremo che ci sono anche "telecamere non-normali, es. camere 3D), consente di misurare distanze con l'approccio della triangolazione. Questa differenza è importante perché cambia la distribuzione degli errori. Di questo parliamo nell'incontro interattivo.
11. Quando il testo nomina le "limitazioni sulla accuratezza delle misure dei LRFs", parla solo delle misure fatte emettendo singoli impulsi, si dice in gergo "lavorando in banda base", ma i LRF, proprio per non dover effettuare misure a quelle frequenze (pochi ps di periodo) lavorano con il principio della misura dello sfasamento di una modulante. Resta vero, anche lavorando in sfasamento, il concetto successivo degli intervalli di ambiguità. Ne parliamo nell'incontro interattivo.
12. A valle del discorso sul lavorare in sfasamento, fate riferimento alla figura https://home.roboticlab.eu/_detail/en/examples/sensor/lidar_phase_sift.png invece della figura 5.20
13. Il discorso sulla scansione della scena, che porta poi ai dispositivi effettivamente usati in robotica (un LRF senza scansione è come quelli usati dai geometri), detti laser scanner, è più articolato di quanto detto nel libro, lo facciamo nell'incontro interattivo.
14. Altro aspetto non citato dal libro, ma che sta diventando sempre più importante, è quello della intensità dell'onda riflessa: il testo parla della sola misura di distanza, ma una gran parte dei laser scanner moderni forniscono anche una intensità dell'eco, che è legata al "colore" della superficie su cui il raggio impatta.
15. Nella figura 5.21 si parla, a mia opinione in modo scorretto, di dispositivo CCD. Il CCD è un componente elettronico analogico nelle intensità e discreto nello spazio, usato per effettuare la lettura seriale dei dati (analogici) raccolti in un numero discreto di elementi riceventi (ad esempio in una telecamera: c'è una matrice 2D di piazzole in cui ha luogo la conversione dell'energia ricevuta dalla scena in carica elettrica). È del tutto possibile costruire in misuratore di distanza con un laser ed una telecamera lineare (come presentato in figura 5.21), che si basa su un CCD per la lettura dei dati dell'array di elementi sensibili. Si tratta però di un approccio davvero poco usato, quando invece esistono dispositivi che non usano laser, ma luce infrarossa focalizzata (e per questo lavorano solo in precisi intervalli di distanza) ed al posto della camera lineare usato un dispositivo detto PSD (Position Sensitive Device, se volete potete guardare https://en.wikipedia.org/wiki/Position_sensitive_device). La Sharp ha un catalogo di dispositivi molto usato in robotica.
16. Il secondo punto della lista puntata a pagina 225 viene usualmente chiamato "structured light" o "luce strutturata", ma il testo non lo dice.
17. Il "transport mechanism (similar to an analog shift register)" is a CCD, ignoro perché il testo non usi il termine giusto dove sarebbe giusto usarlo.
18. La descrizione del funzionamento dei sensori CMOS non mi risulta essere corretta, in particolare la tesi secondo cui il dato raccolto derivi da una scarica guidata dall'energia luminosa incidente e quindi (?) il sensore non è integrating. A me questo non risulta e facendo un po' di ricerche su internet trovo conferme che cambia la struttura (ogni pixel è trasdotto sul posto, senza fare uso di CCD) e la tecnologia produttiva sembra più semplice.
19. Anche la tesi secondo cui le immagini dei sensori CMOS sarebbero esenti da blooming non mi risulta, cfr ad esempio https://patents.google.com/patent/US6633028B2/en. Per come sono costruiti i sensori CMOS, risultano meno soggetti al problema del blooming.
20. Ad oggi non è normale trovare una camera con lo shutter; il tempo di integrazione è controllato a livello del sensore, non da un otturatore meccanico.
21. Nella equazione 5.43 la "so-called camera calibration matrix" è la "camera projection matrix", che, anche se richiederà di essere calibrata, modella la proiezione.
22. Si salti pure la digressione in fondo a pagina 229, da "If a monochrome CCD camera", fino a "this array is then updated at field or frame rate."; l'argomento non è più attuale: oggi di acqusisiscono direttamente dati in digitale.
23. Il libro non copre per niente il campo delle camere 3D, sia a triangolazione che ToF. Ne parliamo nell'incontro interattivo

Vi ricordo l'ultimo incontro interattivo di domattina (09:15), dedicato alle ultime parti del programma:

• domande e risposte sugli argomenti di sensoristica (per chi non era presente giovedì scorso);
• (conclusione argomenti collegati a range sensing) il problema della registrazione di point clouds e l'algoritmo ICP;
• proximity sensing;
  • uso di range sensors, ad esempio laser scanners, in modo grossolano;
  • capacitivi;
  • induttivi;
  • magnetici;
  • fotocellule, generalità, a forchetta, a riflessione (no tipo "diffuse");
  • effetto Hall;
  • PIR (Passive InfraRed) link1, link2;
• rassegna di cinematiche di basi mobili.

Ho inserito le registrazioni delle ultime 2 lezioni interattive, purtroppo per quella del 04jun20 avevo registrato soltanto la parte finale sulle camere 3D.

Ho anche limato gli argomenti dell'ultimo scritto nell'elenco presente nella homepage dell'insegnamento.

Al momento, purtroppo, i riferimenti al testo e/o altro materiale per ciascun argomento sono presenti negli interventi di questo thread relativi a ciascun incontro e non nel piano dettagliato delle lezioni.

Per ogni dubbio, anche su dove studiare, vi prego di contattarmi senza esitazione.

Vi prego anche di arrivare preparati allo scritto finale del giorno 24jun20, non fatemi correggere compiti fatti male.

Ho anche messo online le domande erogate allo scritto finale lo scorso anno accademico.