Progettazione di un veicolo a guida automatica per linee di assemblaggio automotive

Questa tesi tratta la progettazione meccanica di un prototipo di veicolo a guida automatica (AGV). A partire dallo studio dello stato dell'arte e da considerazioni dinamiche su stabilità in frenata/accelerazione/curva si è definita la geometria di base. E' poi seguita la progettazione dei vari gruppi che compongono il veicolo, accompagnata dalle necessarie verifiche strutturali.

Aliqua, lo sviluppo attraverso il design computazionale di un gilet di idratazione

“Viviamo in un periodo storico molto speciale, un periodo raro, un periodo in cui la confluenza di quattro campi sta fornendo ai designer strumenti che mai prima d’ora avevamo a disposizione.” Questo è ciò che Neri Oxman, designer e professoressa al MIT Media Lab, ha detto durante un Ted Talk tenutosi ormai sette anni fa. Il suo messaggio rimane così attuale e interessante, che continua ad ispirare ancora oggi tantissimi designer, scienziati e ingegneri, compreso me e questa tesi. Uno dei campi citati è il design computazionale. A seguito di una prima fase di ricerca è emerso che è già stato fatto molto in questo campo, ma c’è ancora tanto da esplorare. L’obiettivo di questa tesi è indagare l’uso di questa disciplina come booster creativo di cui il designer può avvalersi nelle diverse fasi del percorso progettuale. Per farlo, ho deciso di sperimentare tramite un esempio pratico: la progettazione di un gilet di idratazione per corridori. Inizialmente, sono stati studiati quali sono i requisiti che deve avere un progetto perché il designer possa sfruttare efficacemente il design computazionale durante tutta la progettazione. Nella fase di concept, è stato analizzato come l’approccio di questa disciplina aiuta il progettista nell’identificazione dei problemi e delle priorità progettuali. Sono poi stati usati e testati diversi strumenti del design computazionale, quali algoritmi e design generativo, per determinare alcune caratteristiche del prodotto definitivo. Il risultato di questo percorso di tesi è Aliqua, un gilet di idratazione per corridori più efficace e performante rispetto a quelli ora esistenti, progettato integrando il design intuitivo con quello computazionale. Sicuramente ci sono ancora molte cose che possono essere migliorate per rendere l’uso degli strumenti di questo campo più intuitivi e performanti, ma questa tesi dimostra che il design computazionale è fin da ora un valido alleato del designer durante tutte le fasi di progettazione.

Implementazione di un sistema di traduzione automatica: un caso di studio per la traduzione italiano-cinese

Il lavoro di tesi presentato è nato da una collaborazione con il Politecnico di Macao, i referenti sono: Prof. Rita Tse, Prof. Marcus Im e Prof. Su-Kit Tang. L'obiettivo consiste nella creazione di un modello di traduzione automatica italiano-cinese e nell'osservarne il comportamento, al fine di determinare se sia o meno possibile l'impresa. Il trattato approfondisce l'argomento noto come Neural Language Processing (NLP), rientrando dunque nell'ambito delle traduzioni automatiche. Sono servizi che, attraverso l'ausilio dell'intelligenza artificiale sono in grado di elaborare il linguaggio naturale, per poi interpretarlo e tradurlo. NLP è una branca dell'informatica che unisce: computer science, intelligenza artificiale e studio di lingue. Dal punto di vista della ricerca, le più grandi sfide in questo ambito coinvolgono: il riconoscimento vocale (speech-recognition), comprensione del testo (natural-language understanding) e infine la generazione automatica di testo (natural-language generation). Lo stato dell'arte attuale è stato definito dall'articolo "Attention is all you need" \cite{vaswani2017attention}, presentato nel 2017 a partire da una collaborazione di ricercatori della Cornell University.\\ I modelli di traduzione automatica più noti ed utilizzati al momento sono i Neural Machine Translators (NMT), ovvero modelli che attraverso le reti neurali artificiali profonde, sono in grado effettuare traduzioni o predizioni. La qualità delle traduzioni è particolarmente buona, tanto da arrivare quasi a raggiungere la qualità di una traduzione umana. Il lavoro infatti si concentrerà largamente sullo studio e utilizzo di NMT, allo scopo di proporre un modello funzionale e che sia in grado di performare al meglio nelle traduzioni da italiano a cinese e viceversa.

Tecniche di pianificazione automatica in giochi con regole dinamiche: sviluppo di un agente intelligente per la Keke Competition.

L'intelligenza artificiale (IA) trova nei giochi un campo di applicazione molto vasto, nel quale poter sperimentare svariate tecniche e proporre nuove stimolanti sfide che spingano i partecipanti ad esplorare nuovi orizzonti nell'ambito delle applicazioni di IA. La Keke AI Competition rappresenta una di queste sfide, introducendo una gara tra agenti intelligenti per il gioco Baba is You, puzzle game in cui i giocatori possono creare regole che influenzano le meccaniche del gioco in maniera temporanea o permanente. La natura di queste regole dinamiche crea una sfida per l'intelligenza artificiale, che deve adattarsi ad una varietà di combinazioni di meccaniche per risolvere un livello. Questo progetto di tesi si propone di realizzare un agente intelligente che possa idealmente partecipare alla competizione sfruttando tecniche di pianificazione automatica. In particolare, l'agente progettato si basa sull'algoritmo di pianificazione graphplan che opera a diversi livelli di astrazione posti in gerarchia tra loro ed è stato realizzato completamente in Prolog. Questo progetto mostra quindi come le tecniche di pianificazione automatica siano un valido strumento per risolvere alcune tipologie di giochi innovativi complessi nell'ambito dell'IA.

Localizzazione e internazionalizzazione dei servizi di incrocio domanda/offerta di lavoro di Jopla S.r.l SB: tra traduzione umana e traduzione automatica

This thesis has been written as a result of the Language Toolkit project, organised by the Department of Interpreting and Translation of Forlì in collaboration with the Chamber of Commerce of Romagna. The aim of the project is to facilitate the internationalisation of small and medium enterprises in Romagna by making available to them the skills acquired by the students of the Faculty of Specialized Translation, who in turn are given the opportunity to approach an authentic professional context. Specifically, this thesis is the outcome of the 300-hour internship envisaged by the project, 75 of which were carried out at Jopla S.r.l. SB. The task assigned to the student was the translation into French of the Jopla For You web app and the Jopla PRO mobile app. This thesis consists of five chapters. The first chapter provides a general description of the Language Toolkit project and it focuses on the concept of translation into a non-native language. The second chapter outlines the theoretical context in which translation is set. Subsequently, the focus shifts to the topics of text, discourse, genre and textual typology, alongside a reflection on the applicability of these notions to web texts, and an analysis of the source text following Nord's model. The fourth chapter is dedicated to a description of the resources used in the preparation and translation phases. The fifth chapter describes the macro and micro strategies employed to carry out the translation. Furthermore, a comparative analysis between the human translation and the one provided by Google Translator is delivered. This analysis involves two methods: the first one follows the linguistic norms of the target language, while the second one relies on the error categorisation of the MQM model. Finally, the performance of Google Translate is investigated through the comparison of the results obtained from the MQM evaluation conducted in this thesis with the results obtained by Martellini (2021) in her analysis.

Relativistic Twin: Generazione Automatica di Digital Twin in un ambiente Web of Things

Con l’avvento dell’Industry 4.0, l’utilizzo dei dispositivi Internet of Things (IoT) è in continuo aumento. Le aziende stanno spingendo sempre più verso l’innovazione, andando ad introdurre nuovi metodi in grado di rinnovare sistemi IoT esistenti e crearne di nuovi, con prestazioni all’avanguardia. Un esempio di tecniche innovative emergenti è l’utilizzo dei Digital Twins (DT). Essi sono delle entità logiche in grado di simulare il reale comportamento di un dispositivo IoT fisico; possono essere utilizzati in vari scenari: monitoraggio di dati, rilevazione di anomalie, analisi What-If oppure per l’analisi predittiva. L’integrazione di tali tecnologie con nuovi paradigmi innovativi è in rapido sviluppo, uno tra questi è rappresentato dal Web of Things (WoT). Il Web of Thing è un termine utilizzato per descrivere un paradigma che permette ad oggetti del mondo reale di essere gestiti attraverso interfacce sul World Wide Web, rendendo accessibile la comunicazione tra più dispositivi con caratteristiche hardware e software differenti. Nonostante sia una tecnologia ancora in fase di sviluppo, il Web of Thing sta già iniziando ad essere utilizzato in molte aziende odierne. L’elaborato avrà come obiettivo quello di poter definire un framework capace di integrare un meccanismo di generazione automatica di Digital Twin su un contesto Web of Thing. Combinando tali tecnologie, si potrebbero sfruttare i vantaggi dell’interoperabilità del Web of Thing per poter generare un Digital Twin, indipendentemente dalle caratteristiche hardware e software degli oggetti da replicare.

Implementazione di banca dati di immagini per lo sviluppo di algoritmi per la navigazione aerea automatica

Lo scopo di questo studio è l’implementazione di un sistema di navigazione autonomo in grado di calcolare la traiettoria di un mezzo aereo, noti che siano a priori dei punti di posizione detti waypoint. A partire da questa traiettoria, è possibile ottenere la sua rappresentazione in un codice che mette a disposizione immagini satellitari e ricavare le viste del terreno sorvolato in una serie di punti calcolati, in modo da garantire in ogni sequenza la presenza di elementi comuni rispetto a quella precedente. Lo scopo della realizzazione di questa banca dati è rendere possibili futuri sviluppi di algoritmi di navigazione basati su deep learning e reti neurali. Le immagini virtuali ottenute del terreno saranno in futuro applicate alla navigazione autonoma per agricoltura di precisione mediante droni. Per lo studio condotto è stato simulato un generico velivolo, con o senza pilota, dotato di una videocamera fissata su una sospensione cardanica a tre assi (gimbal). La tesi, dunque, introduce ai più comuni metodi di determinazione della posizione dei velivoli e alle più recenti soluzioni basate su algoritmi di Deep Learning e sistemi vision-based con reti neurali e segue in un approfondimento sul metodo di conversione degli angoli e sulla teoria matematica che ne sta alla base. Successivamente, analizza nel dettaglio il processo di simulazione della navigazione autonoma e della determinazione della traiettoria in ambiente software Matlab e Simulink, procedendo nell’analisi di alcuni casi di studio in ambienti realistici. L’elaborato si conclude con un breve riepilogo di quanto svolto e con alcune considerazioni sugli sviluppi futuri.

Analisi e studio computazionale di solver per problemi di routing di interesse industriale

Il Routing rappresenta uno dei problemi più studiati nell’ambito della Ricerca Operativa in quanto offre molteplici possibilità di ottimizzazione da cui possono derivare altrettanti vantaggi per le aziende che decidono di gestirlo in maniera strutturata. Uno dei principali ambiti di applicazione del routing è la pianificazione operativa del trasporto merci a clienti sparsi in un determinato territorio. Ci sono aziende che devono organizzare la loro Logistica distributiva ogni giorno. Ormai è diventato evidente che la realizzazione di questo processo mediante modalità “standard”, senza l’utilizzo di appositi strumenti di ottimizzazione, non solo porta alla perdita di occasioni importanti in termini di vantaggi raggiungibili, ma è anche molto più dispendiosa a livello di tempo richiesto. Molte aziende si stanno quindi affidando a soluzioni SW che si vadano ad integrare con i loro processi decisionali. Questi sistemi hanno alla base delle componenti algoritmiche in grado di trovare la migliore soluzione possibile per la tipologia specifica di Routing da affrontare. Per questi motivi, lo sviluppo di algoritmi in grado di risolvere questo problema rappresenta una parte consistente della letteratura scientifica in ambito di ottimizzazione. In questo elaborato si andranno a definire le principali caratteristiche di un problema di Routing in forma base e nelle sue varianti principali. Si descriveranno le caratteristiche dei problemi di Routing incontrati da Optit S.r.l, un’azienda che opera nel settore dello sviluppo di soluzioni SW di ottimizzazione. Nel fare ciò, si cercherà di trovare sovrapposizione con quanto descritto in letteratura. Infine, si descriveranno alcuni solver Open-Source per risolvere problemi di Routing e si mostreranno i risultati da essi ottenuti su alcuni casi di interesse industriale.

Studio di fattibilità e realizzazione di un veicolo a guida automatica per linee di assemblaggio

Lo scopo del progetto di IMA Automation, segmento di IMA S.p.A., è progettare un sistema di automazione da collocare nei magazzini e nell’intera catena logistica, con il fine di aumentare la produttività sia all’interno dei propri magazzini che rappresentare una valida soluzione per i clienti, automatizzando la supply chain. Il lavoro di tesi è stato strutturato in una fase preliminare di ricerca e di studio sullo stato dell’arte, atto ad approfondire le peculiarità delle soluzioni attualmente in commercio, seguita da una intensa attività di progettazione. Nello specifico, l’iter progettuale ha preso in considerazione vari aspetti, a partire dai requisiti di progetto e lo studio dell’identificazione della tipologia di batteria, fino al dimensionamento elettrico dei moduli componenti l’hardware della macchina, programmazione della sensoristica e la progettazione del telaio.

H(infinity) filtering for rectangular discrete-time descriptor systems

This paper deals with the H(infinity) recursive estimation problem for general rectangular time-variant descriptor systems in discrete time. Riccati-equation based recursions for filtered and predicted estimates are developed based on a data fitting approach and game theory. In this approach, the nature determines a state sequence seeking to maximize the estimation cost, whereas the estimator tries to find an estimate that brings the estimation cost to a minimum. A solution exists for a specified gamma-level if the resulting cost is positive. In order to present some computational alternatives to the H(infinity) filters developed, they are rewritten in information form along with the respective array algorithms. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthesis of PID controllers for a class of time delay systems

In this paper we use the Hermite-Biehler theorem to establish results on the design of proportional plus integral plus derivative (PID) controllers for a class of time delay systems. Using the property of interlacing at high frequencies of the class of systems considered and linear programming we obtain the set of all stabilizing PID controllers. As far as we know, previous results on the synthesis of PID controllers rely on the solution of transcendental equations. This paper also extends previous results on the synthesis of proportional controllers for a class of delay systems Of retarded type to a larger class of delay systems. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Robust state prediction for descriptor systems

This paper deals with the problem of state prediction for descriptor systems subject to bounded uncertainties. The problem is stated in terms of the optimization of an appropriate quadratic functional. This functional is well suited to derive not only the robust predictor for descriptor systems but also that for usual state-space systems. Numerical examples are included in order to demonstrate the performance of this new filter. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Recursive linear estimation for general discrete-time descriptor systems

This paper considers the optimal linear estimates recursion problem for discrete-time linear systems in its more general formulation. The system is allowed to be in descriptor form, rectangular, time-variant, and with the dynamical and measurement noises correlated. We propose a new expression for the filter recursive equations which presents an interesting simple and symmetric structure. Convergence of the associated Riccati recursion and stability properties of the steady-state filter are provided. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Enlarging the domain of attraction of stable MPC controllers, maintaining the output performance

This work presents an alternative way to formulate the stable Model Predictive Control (MPC) optimization problem that allows the enlargement of the domain of attraction, while preserving the controller performance. Based on the dual MPC that uses the null local controller, it proposed the inclusion of an appropriate set of slacked terminal constraints into the control problem. As a result, the domain of attraction is unlimited for the stable modes of the system, and the largest possible for the non-stable modes. Although this controller does not achieve local optimality, simulations show that the input and output performances may be comparable to the ones obtained with the dual MPC that uses the LQR as a local controller. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Some remarks on static-feedback linearization for time-varying systems

This work summarizes some results about static state feedback linearization for time-varying systems. Three different necessary and sufficient conditions are stated in this paper. The first condition is the one by [Sluis, W. M. (1993). A necessary condition for dynamic feedback linearization. Systems & Control Letters, 21, 277-283]. The second and the third are the generalizations of known results due respectively to [Aranda-Bricaire, E., Moog, C. H., Pomet, J. B. (1995). A linear algebraic framework for dynamic feedback linearization. IEEE Transactions on Automatic Control, 40, 127-132] and to [Jakubczyk, B., Respondek, W. (1980). On linearization of control systems. Bulletin del` Academie Polonaise des Sciences. Serie des Sciences Mathematiques, 28, 517-522]. The proofs of the second and third conditions are established by showing the equivalence between these three conditions. The results are re-stated in the infinite dimensional geometric approach of [Fliess, M., Levine J., Martin, P., Rouchon, P. (1999). A Lie-Backlund approach to equivalence and flatness of nonlinear systems. IEEE Transactions on Automatic Control, 44(5), 922-937]. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.