Davide Nicolis – Politecnico di Milano Generazioni di

Davide Nicolis – Politecnico di Milano
Generazioni di traiettoria con controllo di forza sensorless per un manipolatore robotico a
due bracci
Nell’ultimo decennio si è visto un costante aumento dei settori interessati dalla robotica, non più
solo nell’industria manifatturiera, ma anche in altri ambiti, come quello medicale, l’impiego di
soluzioni robotizzate ha trovato terreno fertile. L’introduzione di nuovi ambienti di lavoro e
applicazioni ha incoraggiato la ricerca alla creazione di nuove soluzioni con strutture di controllo
dedicate e estremamente efficaci, ma spesso non sufficientemente flessibili da poter essere
adattate a nuove realtà produttive e mancanti di una visione d’insieme.
La crescente domanda di sistemi robotizzati da parte di piccole e medie imprese ha quindi
stimolato la formulazione di innovative strategie di controllo, caratterizzate da un'elevata flessibilità
e generalità, che permettano una veloce ed efficiente messa a punto dei processi di produzione
anche a fronte di un radicale cambiamento di condizioni e mix produttivi. Particolare attenzione è
stata posta su algoritmi di generazione della traiettoria basati sulla formalizzazione di vincoli, con lo
scopo di tradurre specifici requisiti produttivi in segnali di riferimento per il robot attraverso una
definizione di più alto livello. Con questo approccio è possibile evitare di intervenire sui sistemi di
controllo più interni, limitando l’invasività e la complessità delle modifiche da apportare per
realizzare i comportamenti richiesti.
In questa tesi si è fatto uso di uno di questi algoritmi, i cui vantaggi risiedono nella possibilità di
esecuzione in tempo reale e nella capacità di elaborare informazioni sensoriali provenienti
dall'esterno per adattare opportunamente i movimenti del robot. In quest'ottica, l'algoritmo è stato
esteso per includere compiti che richiedano il controllo della forza di contatto esercitata dal robot.
Si tratta infatti di una funzionalità particolarmente critica quando il manipolatore necessita di
lavorare a contatto con l’ambiente, altri robot, o addirittura in cooperazione con l’uomo. Questo tipo
di controllo permette sia una maggiore sicurezza, sia di ottenere una migliore qualità del prodotto
finito.
L’attività ha portato alla definizione di particolari vincoli all’interno di problemi di ottimizzazione che
permettono di esprimere profili o intervalli sulla forza di contatto che il robot soddisferà durante il
movimento. Le proprietà di stabilità e robustezza del controllo realizzato sono state analizzate nel
dettaglio, con l'obiettivo di fornire indicazioni utili per la sintesi in applicazioni reali. La convalida
della strategia adottata è stata quindi effettuata sia in simulazione, sia sperimentalmente sul robot
ABB Frida, sfruttando l'elevato numero di gradi di libertà della struttura a doppio braccio attraverso
particolari metodi di risoluzione della ridondanza. L'approccio è stato inoltre generalizzato per
implementazioni sensorless della misura di forza, per renderne possibile l’utilizzo in applicazioni in
cui l’installazione di opportuni sensori non è possibile.