STUDIO DI TECNICHE DI CONTROLLO PER MANIPOLATORI ROBOTICI A CEDEVOLEZZA VARIABILE

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È agli occhi di tutti quale importanza assumano oggi le problematiche relative alla sicurezza. È altresì evidente come nell’industria sia spesso imprescindibile l’uso di manipolatori meccanici e come, anche nella vita di tutti i giorni, la robotica sia un settore in rapido sviluppo. In entrambi i casi la capacità di una macchina di interagire con l’uomo è un requisito fondamentale. L’altro parametro decisivo nella scelta di un modello rispetto ad un altro sono, e sono sempre state, le prestazioni.
Si puo’ dimostrare che in generale questi due aspetti, sicurezza e prestazioni, non si conciliano facilmente: prediligendo uno dei due, l’altro viene meno.Nel caso specifico dei bracci robotici, infatti, si distinguono i service robot e gli industrial robot. I primi, disegnati per la convivenza e la collaborazione con gli esseri umani, risultano sicuri ma poco performanti, gli ultimi, disegnati per applicazioni in cui sono necessarie potenza e velocità, sono invece molto pericolosi per chi ci vive a contatto.
L’obiettivo, in quest’ultimo decennio, è riuscire a conciliare le caratteristiche peculiari degli uni e degli altri. A livello progettuale due strade sono state finora percorse separatemente: migliorare l’hardware, la struttura del manipolatore, oppure migliorare il sofware, la politica di controllo degli attuatori. Si sono distinte allora rispettivamente tecniche di passive compliance e active compliance. La compliance (cedevolezza) di un manipolatore è una caratteristica fondamentale per dare l’idea di quanto questo possa essere “amichevole” nei confronti dell’ambiente esterno.
Questo lavoro, inizialmente, si prefigge di definire un metodo di valutazione oggettivo per il livello di sicurezza e per le potenzialità in termini di prestazioni, limitatamente al caso dei manipolatori robotici. In base a quest’ultimo, viene valutato il trade-off che ne risulta per un semplice sistema ad un grado di libertà. Vengono poi esposte due soluzioni esistenti pensate per risolvere tale compromesso. Infine si propone una nuova metodologia di co-design meccanico e controllistico chiamata VST (Variable Stiffness Transmission), ispirata alla biologia del braccio umano, che promette un decisivo apporto teorico e pratico alla materia in discussione. Risultati in simulazione e possibili implementazioni pratiche sono nondimeno inclusi.