Dalla definizione delle conoscenze e competenze delle figure professionali segue l’elenco degli obiettivi formativi del corso in Ingegneria dei Sistemi Robotici e Intelligenti. Il/La laureato/a dovrà:
• conoscere approfonditamente gli aspetti metodologico-operativi della matematica, del calcolo della probabilità e statistica, della fisica, e conoscere adeguatamente gli aspetti metodologico-operativi dell’elettronica e della teoria dei sistemi e dei segnali;
• conoscere approfonditamente la programmazione di algoritmi, con una certa enfasi sulla loro implementazione e integrazione su hardware ed in particolare su sistemi di automazione e robotici;
• conoscere adeguatamente il processo di sviluppo di software, affinché quest’ultimo sia modulare, di facile manutenzione, di alta portabilità e di facile aggiornamento;
• conoscere adeguatamente gli aspetti metodologico-operativi di carattere sensoristico e dei materiali con cui i sensori sono progettati;
• conoscere i rudimenti metodologico-operativi della visione artificiale;
• conoscere i rudimenti metodologico-operativi dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico;
• conoscere i rudimenti metodologico-operativi dell’analisi dei fattori umani e dell’interazione persona-macchina;
• conoscere i rudimenti metodologico-operativi della nanotecnologia;
• conoscere gli strumenti cognitivi di base per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze.
Grazie a tali conoscenze il/la laureato/a in Ingegneria dei Sistemi Robotici e Intelligenti saprà:
• utilizzare le metodologie di indagine e gli strumenti matematici, fisici, meccanici ed elettronici al fine di comprendere, analizzare o modellare sistemi robotici e intelligenti;
• analizzare e risolvere problemi ingegneristici di natura elettronica o informatica legati allo sviluppo di sistemi robotici e intelligenti;
• utilizzare le tecnologie e le conoscenze informatiche di base, inerenti alle architetture, alle reti e alla programmazione, nell’ambito dello sviluppo di sistemi robotici e intelligenti, in special modo inseriti all’interno di un contesto di Industria 4.0 e 5.0;
• utilizzare le conoscenze di base e le tecnologie dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico per conferire ad un sistema robotico o di automazione un determinato grado di autonomia, permettendogli di effettuare decisioni automatiche, oppure di adeguarsi a particolari contesti operativi;
• utilizzare le conoscenze di base e le tecnologie dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico per conferire ad un sistema di sensori la capacità di classificare stati specifici del sistema o dell’utente che li indossa;
• utilizzare le tecnologie di visione artificiale e sensoristica che permettono ad un sistema di sensori di acquisire una rappresentazione 3D del mondo esterno, così da poter controllare il movimento e l'eventuale interazione di un agente automatico con l'ambiente;
• utilizzare procedure di interazione persona-macchina per valutare l’usabilità di un software per la gestione di un sistema robotico e intelligente;
• comprendere e padroneggiare i processi che sono alla base del funzionamento di dispositivi ottici, elettronici, optoelettronici e di comprendere come le proprietà dei materiali possano essere funzionalizzate per smart device;
• utilizzare competenze trasversali di tipo comunicativo-relazionale, organizzativo-gestionale e di programmazione;
• essere in grado di comprendere problematiche sulle nanotecnologie;
• intraprendere azioni di auto-apprendimento e di aggiornamento continuo;
• comunicare efficacemente, in forma scritta e orale, in almeno una lingua dell'Unione Europea, oltre l'italiano.
Al fine di fornire il complesso di tali conoscenze e competenze, il piano di studi è stato organizzato in un unico curriculum come descritto in seguito. I primi due anni sono volti ad acquisire conoscenze di base che coinvolgono tre aree: matematica e fisica, informatica applicativa e ingegneristica. Questa preparazione di base punta in particolare a fornire solide conoscenze per consentire al/alla laureato/a il proseguimento degli studi verso una laurea magistrale. Infatti, l’analisi occupazionale rivela che circa il 66,5% dei/delle laureati/e in Ingegneria dell’Informazione tende a proseguire il percorso di studi iscrivendosi a una laurea magistrale.
Il terzo anno è dedicato a una formazione più specifica che cattura quanto emerso dalla consultazione con enti e aziende nell’ambito dell’Ingegneria Informatica. In particolare, si presentano insegnamenti relativi all’ingegneria del software, per facilitare l’integrazione dei sistemi prodotti su piattaforme commerciali specifiche; si affronta un insegnamento di intelligenza artificiale, per gettare le basi dell’apprendimento automatico e dotare così i sistemi sviluppati di gradi variabili di autonomia. Si presenta un insegnamento di basi di dati, per permettere di organizzare i dati raccolti dai sistemi intelligenti in modo razionale e facile da consultare ed utilizzare successivamente, affrontando anche tematiche di big data. Si offre un insegnamento di reti di calcolatori, per affrontare tematiche inerenti al cloud e cloud computing. Si ha inoltre un insegnamento sui controlli automatici, per rendere lo studente capace di gestire un sistema robotico. Unitamente a questo si offre un’attività di tirocinio, per inserirsi anzitempo nel mondo del lavoro presentandosi alle aziende e per conoscere le loro dinamiche.
Gli esami a scelta (accanto al tirocinio) permettono di arricchire la propria preparazione:
• concentrandosi sulla robotica, e sul modo con cui si possa gestire un sistema robotico mediamente complesso dal punto di vista della sua programmazione, con particolare riferimento alla percezione, alla navigazione, alla pianificazione e al controllo;
• concentrandosi sulla sensoristica, acquisendo le conoscenze tecniche sui componenti alla base delle applicazioni di monitoraggio e controllo remoto di persone e oggetti; comprendere i problemi di miniaturizzazione, robustezza, consumo energetico ed affidabilità;
• focalizzandosi sull’integrazione di programmi su hardware, su architetture embedded e IoT. Verranno insegnate le diverse tecniche di programmazione per affrontare le diverse architetture con l'obiettivo di produrre efficaci applicazioni cloud/edge intelligenti;
• focalizzandosi sui principi fondamentali delle nanotecnologie e dei nanomateriali, dando un’ampia panoramica delle loro proprietà strutturali e funzionali nonché delle principali tecniche di analisi e caratterizzazione delle loro proprietà elettroniche, ottiche e magnetiche e del loro utilizzo pratico. Particolare attenzione sarà dedicata all’interpretazione e all’analisi dei dati e delle informazioni ottenute.

PROFILI PROFESSIONALI

• SVILUPPATORE PER SISTEMI DI AUTOMAZIONE E SISTEMI ROBOTICI INTELLIGENTI
• TECNICO ESPERTO IN SISTEMI IOT

SVILUPPATORE PER SISTEMI DI AUTOMAZIONE E SISTEMI ROBOTICI INTELLIGENTI

Funzione in un contesto di lavoro
Lo sviluppatore per sistemi di automazione e sistemi robotici intelligenti svolge funzioni relative alla programmazione di sistemi di automazione e robot o cobot per eseguire compiti specifici, che richiedano anche capacità decisionali di fronte a situazioni di incertezza, come per esempio nel controllo qualità; può eseguire test su sistemi di automazione e robot/cobot per garantire che funzionino correttamente; è di supporto al team di sviluppo per occuparsi di tutte le componenti software del progetto, dal firmware al front-end, con uno sguardo particolare alle interfacce utente usabili; è in grado di collaborare con i clienti in merito ai requisiti ricevuti e supervisionare il processo che li trasforma in un software.

Competenze associate alla funzione
Lo sviluppatore di sistemi di automazione robotici e intelligenti saprà:
• utilizzare le metodologie di indagine e gli strumenti matematici, fisici, meccanici ed elettronici al fine di comprendere, analizzare o modellare sistemi di automazione e robotici;
• collaborare alla risoluzione di problemi ingegneristici di natura meccanica, elettronica o informatica legati allo sviluppo di sistemi di automazione o robotici;
• utilizzare le tecnologie e le conoscenze informatiche di base, inerenti alle architetture, le reti e la programmazione, nell’ambito dello sviluppo di sistemi robotici, eventualmente inseriti all’interno di linee di produzione;
• modellare, analizzare e controllare un sistema dinamico nel dominio del tempo e della frequenza.
• selezionare, integrare e manutenere moduli software per sistemi di automazione e robotici;
• essere in grado di gestire un sistema di controllo;
• utilizzare e tenere aggiornate le tecnologie basate su intelligenza artificiale e apprendimento automatico per conferire al sistema di automazione o al robot un determinato grado di autonomia, permettendo ad esso di compiere decisioni automatiche, oppure di adeguarsi a particolari contesti operativi;
• utilizzare le tecnologie di visione artificiale e sensoristica che permettono al robot di acquisire una rappresentazione del mondo esterno, così da poter controllare il movimento e l'eventuale interazione con l'ambiente;
• collaborare alla progettazione di interfacce usabili di interazione persona-macchina;
• utilizzare procedure di interazione persona-macchina per valutare l’usabilità di un software già esistente per la gestione di un sistema di automazione industriale o robotico;
• proseguire nell’auto-apprendimento, nell’aggiornamento continuo, e nel rafforzamento di competenze trasversali di tipo comunicativo-relazionale, organizzativo-gestionale e di programmazione;
• in generale, condurre rigorosamente esperimenti scientifici, analizzare e interpretare correttamente i risultati ottenuti;
• essere in grado di valutare le implicazioni delle proprie attività in termini di sostenibilità ambientale;
• essere in grado di promuovere e gestire la digitalizzazione dei processi, sia nell'ambito industriale sia in quello dei servizi;
• conoscere le proprie responsabilità professionali ed etiche.
• intraprendere azioni di auto-apprendimento e di aggiornamento continuo;
• comunicare efficacemente, in forma scritta e orale, in almeno una lingua dell'Unione Europea, oltre l'italiano.

Sbocchi occupazionali
Il profilo professionale dello sviluppatore per sistemi di automazione e sistemi robotici intelligenti, in virtù della sua versatilità e della specifica capacità di integrare competenze tecnologiche di settori diversi ed interdisciplinari, risponde in modo efficace alle esigenze di tale diversificato contesto economico. I/Le laureati/e potranno trovare occupazione presso:
• aziende operanti nel comparto dell'automazione industriale, della robotica, del settore automobilistico, della progettazione e produzione di macchine e impianti per la lavorazione del legno e per il confezionamento e la conservazione di prodotti alimentari e farmaceutici;
• aziende produttrici e/o utilizzatrici di componenti e sistemi di automazione o robotici;
• industrie per lo sviluppo di software di ausilio alla progettazione meccanica, al controllo e alla simulazione;
• aziende per la gestione e l’ottimizzazione delle risorse.
I principali campi di applicazione comprendono gli ambiti della manifattura, della trasformazione industriale, dei servizi, sia tradizionali (trasporti, distribuzione e gestione del territorio, ecc.) che avanzati ad alto valore aggiunto (consulenza aziendale, macchine automatiche, informatica, ecc.) e della pubblica amministrazione.

TECNICO ESPERTO IN SISTEMI IOT

Funzione in un contesto di lavoro
Il tecnico esperto in sistemi IoT si occupa di sviluppare, integrare, gestire e manutenere le componenti HW e SW che costituiscono i sistemi basati sul paradigma dell’Internet of Things. Il tale contesto, esso/a è in grado di agire sull’intera filiera relativa alla realizzazione di dispositivi e apparati intelligenti e alla loro integrazione in sistemi distribuiti di rete complessi: dalla selezione e ottimizzazione dei materiali con cui realizzare i singoli sensori e attuatori, alla programmazione delle architetture di calcolo e di comunicazione edge/cloud in cui essi sono inseriti, fino allo sviluppo delle applicazioni di controllo che, anche grazie all’impiego dell’intelligenza artificiale, elaborano e visualizzano i dati raccolti dai sensori, ed eventualmente definiscono le conseguenti azioni per gli attuatori.
È pertanto in grado di collaborare alla progettazione dei sistemi IoT attraverso lo studio dei materiali e delle proprietà fisiche a essi associate per lo sviluppo di componenti attivi e passivi e sensori di vario tipo. Sa sviluppare firmware per dispositivi dedicati e programmare microcontrollori avendo cura di ottimizzare le risorse a disposizione tenendo in considerazione vincoli di consumo, dimensione, efficienza, robustezza e affidabilità.

Competenze associate alla funzione
Il tecnico esperto in sistemi IoT saprà:
• utilizzare metodologie di indagine e strumenti matematici, fisici, meccanici ed elettronici al fine di comprendere il funzionamento di dispositivi ambientali e indossabili intelligenti, eventualmente basati sull’uso di materiali smart, per il loro impiego nella realizzazione di sistemi IoT;
• comprendere le proprietà fisiche dei materiali, come ad esempio conducibilità elettrica, conducibilità termica, comportamento meccanico, alla luce delle proprietà microscopiche e delle interazioni fondamentali che governano il comportamento della materia.
• analizzare e selezionare materiali appropriati per applicazioni specifiche in base alle loro proprietà.
• comprendere i processi che sono alla base del funzionamento di dispositivi ottici, elettronici e optoelettronici impiegati nella realizzazione di dispositivi intelligenti;
• scegliere, in base al campo di applicazione, le tecnologie di lavorazione più adatte per la realizzazione di sensori intelligenti;
• analizzare e risolvere problemi ingegneristici di natura meccanica, elettronica e informatica legati allo sviluppo dei materiali e dei dispositivi smart utilizzati per la realizzazione di reti di sensori e di sistemi indossabili;
• utilizzare tecnologie informatiche di base, relative in particolare alle architetture di calcolo, alle reti di comunicazione, e alla programmazione, per sviluppare applicazioni per sistemi IoT;
• utilizzare tecniche di visione artificiale per ricostruire l’ambiente tridimensionale attraverso sensori specifici;
• utilizzare interfacce visuali tramite l’elaborazione di immagini digitali, l’impiego di grafica raster e vettoriale, e l’utilizzo di rendering 3D;
• utilizzare le basi dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico per conferire ai sistemi IoT la capacità di classificare i propri stati e quelli degli utenti che con essi interagiscono;
• agire per risolvere problemi di miniaturizzazione, robustezza, consumo energetico ed affidabilità dei dispositivi e dei materiali utilizzati nei sistemi di monitoraggio remoto;
• applicare competenze trasversali di tipo comunicativo-relazionale e organizzativo-gestionale nel compimento delle proprie mansioni;
• proseguire nell’auto-apprendimento, nell’aggiornamento continuo, e nel rafforzamento di competenze trasversali di tipo comunicativo-relazionale, organizzativo-gestionale e di programmazione;
• in generale, condurre rigorosamente esperimenti scientifici, analizzare e interpretare correttamente i risultati ottenuti;
• essere in grado di valutare le implicazioni delle proprie attività in termini di sostenibilità ambientale;
• essere in grado di promuovere e gestire la digitalizzazione dei processi, sia nell'ambito industriale sia in quello dei servizi;
• conoscere le proprie responsabilità professionali ed etiche;
• intraprendere azioni di auto-apprendimento e di aggiornamento continuo;
• comunicare efficacemente, in forma scritta e orale, in almeno una lingua dell'Unione Europea, oltre l'italiano.

Sbocchi occupazionali
Il tecnico esperto in sistemi IoT può trovare impiego in imprese ed enti pubblici e privati che si occupano di progettazione, sviluppo e manutenzione di sensori, oggetti e sistemi intelligenti connessi in rete, delle componenti hardware e software che li costituiscono, e dei servizi a essi correlati.
I campi di applicazione sono svariati; a titolo di esempio è possibile citare industrie meccaniche, elettromeccaniche, meccatroniche, energetiche, agro-alimentari e manifatturiere, aziende operanti nell’ambito della logistica, dei trasporti, dell’automotive, della domotica, della sicurezza e del comfort abitativo, società di servizi che si occupano propriamente dello sviluppo di sistemi, dispositivi e applicazioni di monitoraggio e controllo remoto di persone, ambienti e apparati, tramite l’impiego di sensori, attuatori e più in generale di oggetti intelligenti riconducibili alle tecnologie dell’IoT.