RICERCA ITALIANA     

Tematiche di controllo in celle robotizzate iperflessibili

Università degli Studi di Salerno

Abstract

Nell'ambito delle problematiche connesse all’utilizzo di sistemi a più robot cooperanti per la realizzazione di celle di lavorazione iperflessibili, il progetto di ricerca si propone di far avanzare le conoscenze riguardanti le tematiche di controllo di tali sistemi. In particolare, si vogliono investigare: le modalità di descrizione del compito di cooperazione; il controllo del moto dei robot e il controllo delle forze che si instaurano tra essi nell'esecuzione del compito; il controllo nello spazio del compito che permetta l'utilizzo di meccaniche rozze, a basso costo; la realizzazione di strutture robotiche modulari; il controllo dell’interazione dei robot con l’essere umano; il controllo a livello di supervisione per il coordinamento dei robot con il magazzino di cella e le altre macchine di servizio. Il progetto prevede anche un’intensa attività sperimentale per la convalida degli avanzamenti metodologici. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Pasquale Chiacchio Università degli Studi di SALERNO

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'introduzione dell'automazione nel mondo delle piccole e medie imprese, fortemente caratterizzanti il tessuto industriale italiano è resa difficile dal modo attuale in cui si pensano le celle di lavorazione. Esse, infatti, sono normalmente molto strutturate dal punto di vista meccanico, risultando difficilmente riconfigurabili e costose. Tutto questo fa sì che queste celle di lavorazione siano utilizzate prevalentemente dove ci sono grossi volumi di produzione, i quali possano giustificare gli investimenti cospicui in termini di denaro e tempo: non è inusuale che la messa in opera, ad esempio, di una cella di verniciatura per automobili possa durare anche più giorni, il che la rende efficiente solo se poi lavorerà nelle stesse condizioni per un lungo periodo.

D'altra parte, nel mondo delle piccole e medie industrie (PMI) si richiedono spesso lavorazioni di tipo "artigianale" su piccoli volumi (al limite, anche su singoli pezzi). E' chiaro che le attuali celle di lavorazione non possono rispondere con efficacia a questa domanda di automazione. La ricerca si è spostata recentemente su quelle che si definiscono Celle di Lavorazione Iperflessibili le cui caratteristiche peculiari sono descritte nel seguito.

Tali celle devono prevedere l'utilizzo di robot manipolatori di tipo antropomorfo (simili alle braccia umane) per l'esecuzione delle lavorazioni: dovendo, infatti, sostituire direttamente l'operaio specializzato o l'artigiano, il robot antropomorfo assicura la destrezza necessaria. Inoltre è necessario prevedere l'utilizzo di più robot antropomorfi in collaborazione tra loro: invece di avere una cella altamente strutturata, i robot cooperano tra di loro per eseguire la lavorazione. Ad esempio, un robot potrebbe prelevare e portare il pezzo da lavorare, eventualmente ri-orientandolo continuamente, in maniera da permettere ad un altro robot di eseguire una lavorazione nelle migliori condizioni operative. Normalmente, la cella deve inoltre avere un proprio magazzino per i prodotti grezzi e lavorati, in modo da disaccoppiarla il più possibile dagli altri elementi del processo di lavorazione.

Molto spesso è necessario che l’operatore umano sia presente nel processo di lavorazione e quindi è richiesta una cooperazione stretta tra essere umano e robot che salvaguardi in ogni caso la sicurezza. La divisione di compiti tra robot ed essere umano può aumentare la produttività attraverso una suddivisione ottima dei compiti: ognuno, essere umano o robot, fa quello che gli riesce meglio.

Come ultima considerazione, il costo della cella deve essere contenuto. Ciò è ottenibile attraverso l'utilizzo per i manipolatori di meccaniche più rozze, compensate attraverso leggi di controllo adeguate. Per chiarire quest'ultimo punto conviene fare un esempio: attualmente i carichi utili trasportabili da un robot sono molto piccoli in rapporto al peso dello stesso robot, dovendo il costruttore garantire una rigidezza della meccanica a cui è demandato il soddisfacimento delle specifiche di elevata accuratezza di posizionamento; ebbene, se gli anelli di controllo venissero chiusi direttamente nello spazio operativo la rigidezza e persino la precisione di costruzione della struttura meccanica non sarebbero più necessari, abbattendo notevolmente i costi. Inoltre, la costruzione della meccanica, e del relativo sistema di controllo, attraverso l’utilizzo di moduli ibridi meccatronici (robot modulari) può portare alla realizzazione di manipolatori modulari più economici e con ampie gamme di configurazioni, adattabili e riadattabili ai compiti da eseguire.

Esiste quindi una esigenza di proporre nuove metodologie per celle di lavorazione iperflessibili, le cui peculiarità, nell'ambito dei temi che si intendono affrontare nel presente progetto di ricerca, risultano:
- la presenza di più manipolatori che devono operare in stretta cooperazione tra loro;
- la necessità di una interazione stretta tra manipolatori e esseri umani per la realizzazione dei compiti;
- la presenza di un magazzino asservito alla cella con cui i manipolatori interagiscono;
- la necessità di utilizzare meccaniche a basso costo.

Gli obiettivi del programma di ricerca sono: lo sviluppo di soluzioni di controllo per sistemi a più bracci manipolatori in cooperazione stretta al fine di eseguire diversi compiti di lavorazione; lo sviluppo di soluzioni di controllo in grado di gestire una interazione stretta tra manipolatori e esseri umani; lo sviluppo di soluzioni di controllo di supervisione per il sistema cella costituito dai bracci cooperanti, da un magazzino automatico e dalle altre macchine di servizio; lo sviluppo di soluzioni di controllo che permettano l'utilizzo di meccaniche rozze e/o modulari, a basso costo.

I temi di ricerca da sviluppare in questo ambito sono di svariata natura e di portata scientifica rilevante, richiedendo competenze specifiche relative a problematiche di strutture robotiche multi-articolate, di manipolazione,di interazione con l'ambiente, di controllo di sistemi ad eventi discreti, di controllo "sensor-based". Ciò richiede il coinvolgimento di un numero congruo di ricercatori con forte e complementare preparazione scientifica nei diversi campi di interesse. L'attività di ricerca in tale direzione comporta sforzi sinergici tali da permettere una effettiva integrazione dei risultati, piuttosto che una generica giustapposizione.

Le ricerche hanno come finalità principale quella di approfondire e armonizzare gli aspetti scientifici e tecnologici già noti ai proponenti, di evidenziarne di nuovi in itinere e di ottenere, rispetto al corrente stato dell'arte delle conoscenze nella robotica, progressi significativi con rilevanti ricadute applicative. Di notevole importanza nel progetto sarà l'aspetto sperimentale che dovrebbe garantire che i risultati scientifici che si conseguiranno possano essere utilizzabili anche in ambiente industriale.

Il programma prevede lo sviluppo di nuove metodologie e tecnologie, con paradigmi sperimentali, per strutture robotiche a più bracci cooperanti impiegati in celle di lavorazione iperflessibili. Sarà inoltre realizzata una struttura di collegamento tra i laboratori coinvolti, utilizzando anche le nuove tecnologie di comunicazione su rete informatica, che possa estendersi anche oltre i limiti temporali del presente progetto in modo da realizzare, in prospettiva, una rete di eccellenza sulla materia. La disseminazione dei risultati metodologici e sperimentali sarà realizzata sia attraverso la produzione di memorie scientifiche e tecniche, sia attraverso la realizzazione di celle prototipali su cui effettuare la sperimentazione.

Le tematiche di ricerca da perseguire sono state articolate in sotto-temi, giungendo alla individuazione delle competenze scientifiche e tecniche che si ritengono indispensabili. I sottotemi sono:
- controllo di sistemi a più manipolatori in cooperazione stretta per l'esecuzione di compiti di lavorazione;
- coordinamento dei sistema multi-robot con magazzino di cella e altre macchine di servizio;
- controllo di manipolatori in interazione stretta con esseri umani;
- controllo di strutture meccaniche rozze;
- sviluppo di strutture robotiche modulari;
- attività di sperimentazione su strutture prototipali. <<<

Risultati parziali attesi

L’attività di ricerca riguarderà una serie di sottotemi riguardanti problematiche di controllo in celle di lavorazione robotizzate iperflessibili per cui si deve tenere in conto
- la presenza di più manipolatori che devono operare in stretta cooperazione tra loro;
- la necessità di una interazione stretta tra manipolatori e esseri umani per la realizzazione dei compiti
- la presenza di un magazzino asservito alla cella con cui i manipolatori interagiscono
- la necessità di utilizzare meccaniche a basso costo.

Le tematiche di ricerca da perseguire sono state articolate nei seguenti sotto-temi:
- COOP controllo di sistemi a più manipolatori in cooperazione stretta per l'esecuzione di compiti di lavorazione;
- DES coordinamento dei sistema multi-robot con magazzino di cella e altre macchine di servizio;
- MAN-IN-THE-WORKCELL controllo di manipolatori in interazione stretta con esseri umani;
- MECH-IN-THE-LOOP controllo di strutture meccaniche rozze;
- MODUL sviluppo di strutture robotiche modulari
- SPER attività di sperimentazione su strutture prototipali.

I risultati attesi per ogni sottotema sono:

COOP - strategie di controllo per sistemi di manipolatori cooperanti impiegati nella manipolazione di oggetti flessibili e/o equipaggiati da organi di presa elasticamente cedevoli; tecniche di descrizione del compito cooperante; tecniche di esecuzione in tempo minimo del compito cooperante; controllo con diagnosi e tolleranza ai guasti dei manipolatori cooperanti.

DES - sviluppo di metodologie per la specifica dei compiti della cella; sviluppo di leggi di controllo per l'imposizione di vincoli di mutua esclusione generalizzati tra i compiti e della vivezza a ciclo chiuso; sviluppo di diagnosticatori per l'analisi in linea di guasti e malfunzionamenti; sviluppo di metodologie per l'implementazione delle leggi di controllo determinate su dispositivi di controllo digitale

MAN-IN-THE-WORKCELL - Studio, progettazione e realizzazione di sensori eterocettivi per la determinazione di caratteristiche dell’ambiente; realizzazione di strategie di controllo sensorbased per la cooperazione fra uomo e macchina all'interno di una stessa cella di lavorazione; ambiente di emulazione/simulazione a basso costo per la validazione di strategie di controllo e l'analisi di prestazioni.

MECH-IN-THE-LOOP - Le tecniche di controllo adattativo non convenzionale, ma in grado di contrastare anche incertezze di tipo strutturale: tecniche di controllo adattativo basate su reti neurali otimizzate mediante algoritmi genetici.

MODUL – Procedure distribuite di controllo cinematico e dinamico per strutture modulari le quali, basate su un'adeguato interscambio di dati tra moduli adiacenti, siano in grado di indurre l'automatico istaurarsi di comportamenti globali "auto-organizzativi".

SPER – Convalida sperimentale della varie metodologie di controllo proposte.



I risultati attesi hanno un alto valore scientifico in quanto tutti i sottotemi presentati si trovano sulla frontiera dell’attuale conoscenza. Tutte le unità impegnate, inoltre, hanno pubblicato lavori su questi temi sulle principali riviste internazionali dimostrando di conoscere l’attuale stato di avanzamento della conoscenza e le direzioni di investigazione ulteriore.

Per quanto riguarda le ricadute industriali esse sono lampanti. L'introduzione dell'automazione nel mondo delle piccole e medie imprese, fortemente caratterizzanti il tessuto industriale italiano è resa difficile dal modo attuale in cui si pensano le celle di lavorazione. Esse, infatti, sono normalmente molto strutturate dal punto di vista meccanico, risultando difficilmente riconfigurabili e costose. Tutto questo fa sì che queste celle di lavorazione siano utilizzate prevalentemente dove ci sono grossi volumi di produzione, i quali possano giustificare gli investimenti cospicui in termini di denaro e tempo: non è inusuale che la messa in opera, ad esempio, di una cella di verniciatura per automobili possa durare anche più giorni, il che la rende efficiente solo se poi lavorerà nelle stesse condizioni per un lungo periodo.

D'altra parte, nel mondo delle piccole e medie industrie (PMI) si richiedono spesso lavorazioni di tipo "artigianale" su piccoli volumi (al limite, anche su singoli pezzi). E' chiaro che le attuali celle di lavorazione non possono rispondere con efficacia a questa domanda di automazione e vi è bisogni di celle iperflessibili che sono proprio l’oggetto di questo progetto di ricerca. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La ricerca coinvolge più temi di ricerca. Per ognuno si presenterà la base di partenza scientifica.

CONTROLLO DI SISTEMI A PIU' MANIPOLATORI COOPERANTI
Sistemi di più manipolatori realmente cooperanti presentano vantaggi significativi rispetto a manipolatori indipendenti. La cooperazione può essere stretta (oggetto e prese rigide) dando luogo ad una catena cinematica chiusa [1]; se l'oggetto è flessibile le equazioni di vincolo si complicano [2].
Per il caso della manipolazione di un oggetto rigido con prese rigide è di rilevanza particolare la formulazione cineto-statica proposta in [3], basata sul concetto di forze generalizzate esterne (che contribuiscono al moto) ed interne (che corrispondono allo stress meccanico applicato sull'oggetto). Un approccio alternativo è la formulazione proposta in [4], che definisce le variabili di posizione e orientamento che descrivono il compito in termini di moto assoluto e relativo del sistema cooperante.
Gli approcci classici al problema del controllo di sistemi cooperanti sono quello master/slave e leader/follower. Approcci più recenti considerano il sistema multi-robot nella sua interezza, analizzando le relazioni cineto-statiche tra le forze e le velocità. Tali schemi di controllo assicurano il controllo del moto dell'oggetto rispetto ad una terna di riferimento e il controllo delle forze interne agenti sull'oggetto [5]. In questo contesto possono essere inseriti anche gli schemi di controllo ibridi forza/posizione [6] e gli schemi di controllo d'impedenza [7]
Un'alternativa perseguibile agli schemi di controllo di cui sopra è rappresentata dal controllo cinematico [8], che è basata su una struttura a due stadi ed è compatibile con i controllori di robot industriali.

1 S. Luh and Y.F. Zheng. Constrained relations between two coordinated industrial robots. International Journal of Robotic Research, vol. 6, no. 3, pp. 60-70, 1987
2 D. Sun, J.K. Mills and Y. Liu. Position control of multiple robots manipulating a flexible payload. Proceedings of the American Control Conference, pp. 456-460, Philadelphia, P, 1998
3 M. Uchiyama and P. Dauchez. Symmetric kinematic formulation and non-master/slave coordinated control of two-arm robots.Advanced Robotics, vol. 7, no. 4, pp. 361-383, 1993
4 P. Chiacchio, S. Chiaverini and B. Siciliano. Direct and inverse kinematics for coordinated motion tasks of a two-manipulatorsystem. ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 118, no. 4, 1996
5 J.T. Wen and K. Kreutz-Delgado. Motion and force control of multiple robotic manipulators. Automatica, vol. 28, pp. 729-743, 1992
6 S. Hayati. Hybrid position/force control of multi-arm cooperating robots. Proceedings of the 1986 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 82-89, San Francisco, Ca, 1986
7 F. Caccavale and L. Villani. Impedance Control of Cooperative Manipulators. Machine Intelligence and Robotic Control, vol. 2, pp. 51-57, 2000.
8 F. Caccavale, P. Chiacchio and S. Chiaverini. Task-space regulation of cooperative manipulators.' Automatica, vol. 36, pp. 879-887, 2000


CONTROLLO DI MANIPOLATORI IN COOPERAZIONE STRETTA CON ESSERI UMANI

L'interazione fisica dei robot con l'uomo non è prevista e, inoltre, la regolamentazione vigente sui luoghi di lavoro in generale proibisce all'uomo di entrare nello spazio di lavoro di tali robot durante i normali cicli di lavoro. A livello di ricerca, sono state proposte varie strategie per facilitare la cooperazione e l'interazione fisica tra robot e uomo, in particolare per evitare pericolose collisioni [1,2]. Queste, in generale, richiedono di espandere il sistema sensoriale del robot, ad esempio dotando il manipolatore di sensori tattili o di prossimità o utilizzando sistemi di visione per individuare gli ostacoli [3,4]. Numerose applicazioni sono state sviluppate nell'ambito della robotica mobile e assistiva [5], dove l'interazione con l'uomo in un ambiente variabile in modo non predicibile è di fondamentale interesse.
Metodi per analizzare i problemi generati dalla presenza dell'elemento umano nell'anello di controllo sono già stati sviluppati per altre applicazioni e possono servire nel caso presente per sviluppare un approccio alla problematica di inserimento dell'uomo nella cella di lavoro [6,7]. Architetture di controllo che consentano comportamenti caratterizzati da intelligenza, consapevolezza e capacità decisionali per cooperare in sicurezza con gli operatori umani possono essere realizzate interfacciando il sistema di controllo a basso livello del robot con supervisori di tipo più complesso, progettati secondo il paradigma del controllo intelligente [8].

1 Chirikjian G. S., Burdick J. W., An Obstacle Avoidance Algorithm for Hyper-redundant Manipulators, IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, 2000
2 Heinzmann J., Zelinsky A., The Safe Control of Human-Friendly Robots, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intel. Robots and Systems, 1999
3 Abrams S., Allen P.K., Tarabanis K.A., Computing camera viewpoints in a robot work-cell, IEEE Int. Conf. on Rob. and Autom., 3, 1996
4 Garg D.P., Kumar M., Camera calibration and sensor fusion in an automated flexible manufacturing multi- robot work cell, Proc. American Control Conf., 6, 2002
5 Siegwart R., Nourbakhsh R., Introduction to Autonomous Mobile Robots, MIT Press, 2004
6 Bunting A.J., Belyavin A.J., Modelling the human as a system component, IEE Seminar on Systems Dependency on Humans, 2000
7 Rudas I.J., Horvath L., Modeling man-machine processes in CAD/CAM and flexible manufacturing systems, Proc. IEEE 22nd Int. Conf. on Ind. Electronics, Control, and Instrumentation, 1996
8 Passino K.M., Intelligent Control: An Overview of Techniques, in T. Samad, Ed., Perspectives in Control Engineering: Technologies, Applications, and New Directions, IEEE Press, NY, 2001


COORDINAMENTO DELLA CELLA
Un Sistema Flessibile di Produzione può essere considerato un sistema ad eventi discreti (DES) se si assume che ciascun dispositivo che ne faccia parte sia localmente controllato e se ci si pone l'obiettivo di interdire alcune attività locali che violerebbero specifiche di coordinamento.
Allo scopo nell'ambito della teoria dei DES si è sviluppata la teoria del controllo supervisivo [1] che vede il DES come un generatore di eventi col controllo che deve restringere la generazione di eventi alle sole sequenze legali. Tale approccio si è rivelato vantaggioso in termini di complessità computazionale rispetto a quello di trattare il problema del coordinamento insieme a quello del loro comando [2].
E' stato affrontato anche il problema della robustezza del controllo rispetto ai guasti introducendo il concetto di diagnosticabilità e proponendo un primo approccio al problema della diagnosi dei guasti per DES [3], importante anche per i sistemi a tempo continuo laddove i guasti determinino delle discontinuità nello spazio di stato (ad es. blocco di una valvola).
L'approccio dei linguaggi formali è limitato se si vuole adottare un approccio modulare al problema del controllo. La teoria del controllo supervisivo è stata pertanto estesa alle reti di Petri (PN) [4] che avendo una rappresentazione locale dello stato ben si prestano alla sintesi modulare. Esse inoltre consentono di utilizzare il modello ottenuto anche per altri fini [5] grazie alla loro semantica formale, natura grafica, espressività, disponibilità di tecniche di analisi per provare proprietà logiche e della possibilità di definire e valutare misure di prestazioni. Nuove tecniche, sviluppate direttamente in ambito PN, e basate sulle loro proprietà strutturali hanno dato risultati nettamente migliori da un punto di vista computazionale rispetto a quelle nate nell'ambito dei linguaggi formali [6]. Resta aperto al momento il problema di garantire che il sistema controllato risulti vivo, ovvero non contenga blocchi.
Inoltre, pochi risultati sono presenti in letteratura a riguardo del problema della specifica dei compiti di controllo per i sistemi flessibili di produzione e della loro traduzione in ambito linguaggi formali o PN [7]. Questo tema oggi ha assunto una particolare rilevanza dal momento che tali sistemi hanno architetture di controllo sempre più decentralizzate.
Infine nel problema dell'implementazione di supervisori la principale limitazione risulta essere il fatto che essi sono di fatto macchine asincrone mentre i sistemi a microprocessore sono macchine sincrone [8]. Infine, un ulteriore formalismo per la modellazione dei DES solo le PN colorate (CPN), una estensione delle PN, che ne migliorano le capacità modellistiche [9].

1 P.J. Ramadge and W.M. Wonham, Control of Discrete-Event Systems. Proc. of the IEEE, vol.77, no.1, pp.81-98, January 1989.
2 F. Charbonnier, H. Alla and R. David, ``The Supervised Control of Discrete Event System,''IEEE Trans. on Control System Technology, vol. 7, no. 2, pp. 175--187, 1999.
3 M. Sampath, R. Sengupta, S. Lafortune, K. Sinnamohideen, and D. Teneketzis, Diagnosability of discrete event systems, IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 40, no. 9, pp. 1555-1575, September 1995.
4 L.E. Holloway, B.H. Krogh, A.Giua. A Survey of Petri Net Method for Controlled Discrete Event Systems. Discrete Event Systems: Theory and Applications, vol.7, pp.151-190, 1997.
5 M. Silva and E. Teruel. Petri Nets for the Design and Operation of Manufacturing Systems. European Journal of Control, vol. 3, no.3, pp. 182-199,1997.
6 K. Yalimandou, J. Moody, M. Lemmon and P. Antsaklis. Feedback Control of Petri Nets Based on Place Invariants. Automatica, vol. 32, no.1, pp. 15-28, January 1996.
7 F. Basile, P. Chiacchio, V. Vittorini, N. Mazzocca, Modelling and Logic Controller Specification of Flexible Manufacturing Systems Using Behavioral Traces and Petri Net Building Blocks, Journal of Intelligent Manufacturing, vol. 15, pp. 351-371, Giugno 2004.
8 M. Fabian, A. Hallegren, PLC-based Implementation of Supervisory Control of Discrete Event Systems, 37th IEEE Conference on Decision and Control (CDC 98), Tampa, Florida, USA}, pp.3305-3310, December 1998.
9 K.Feldmann, A.W. Colombo, "Specification, Design, and Implementation of Logic Controllers Based on Colored Petri Net Models and the Standard IEC 1131 - Part I", IEEE Trans. On Control Systems Technology.


CONTROLLO DI STRUTTURE MECCANICHE ROZZE
Il controllo di robot nello spazio di lavoro è caratterizzato dall'includere all'interno dell'anello di controllo l'intera meccanica del robot la quale potrebbe, in tal modo, essere realizzata perseguendo l'obbiettivo della minimizzazione del costo delegando al controllo la compensazione delle incertezze e imprecisioni della relazione cinematica tra variabili dello spazio di lavoro e corrispondenti variabili dello spazio dei giunti.
In letteratura risulta ben consolidato l'approccio basato sull'inversione cinematica e il controllo del moto dei giunti con particolare riguardo alle tecniche robuste nei confronti della incertezza sul modello del robot sia parametrica [1,2] che strutturale [3-5]. Molte soluzioni proposte in letteratura sono state estese al controllo della posizione e dell'orientamento dell'estremità del robot. Questo approccio consente di effettuare il controllo nello spazio operativo effettuando contemporaneamente e in maniera trasparente l'inversione cinematica senza però comprendere la meccanica del robot all'interno dell'anello. Infatti, la posizione e l'orientamento dell'estremità viene calcolata a partire dalla misura degli angoli ai giunti. Questo approccio fornisce risultati la cui bontà è commisurata alla accuratezza della meccanica del robot e alla precisione con cui è nota la relazione cinematica tra le variabili dei giunti e dello spazio operativo.
Recentemente sono stati considerati approcci volti al controllo diretto delle variabili di spazio operativo. Un esempio di ciò si ha quando il sensore utilizzato per la misura di posizione e orientamento è costituito da una telecamera ed è noto come "visual servoing" [6]. Ai fini del controllo basato su misure visive, le immagini acquisite dal sistema di visione possono essere utilizzate per ricostruire posizione e orientamento di oggetti fissi o in movimento nello spazio di lavoro del sistema robotico. Inoltre, è possibile utilizzare direttamente le informazioni geometriche degli oggetti calcolate sul piano immagine delle telecamere.

1 Berghuis, H., R. Ortega and H. Nijmeijer (1993). A robust adaptive robot controller. IEEE Trans. on Rob. and Autom. 9(6)
2 Sadegh, N. and R. Horowitz (1990). An exponentially stable adaptive control law for robot manipulators. IEEE Trans. on Rob. and Autom. 6(9)
3 S.P. Chan, A Neural Network Compesator for Uncertainess in Robotic Assembly. In J. of Intel. and Rob. Systems, Vo 13, 1995
4 S.M. Prabhu, D. D. Garg, Artificial Neural Network Based Robot Control: An Overview. In J. of Intel. and Rob. Systems, Vo. 15, 1996.
5 M. R. Cannon, J. J. E. Slotine, "Space-frequency localized basis function networks for nonlinear system estimation and control," Neurocomputing, 9(3), 1995.
6 W.J. Wilson, C.C.W. Hulls, G.S. Bell, "Relative end-effector control using cartesian position based visual servoing", IEEE Trans. on Rob. and Autom, 12 1996


ROBOT MODULARI
I sistemi multibracci e quindi, più in generale, le catene cinematiche complessamente diramate possono essere assemblate a partire da semplici moduli atomici costituiti da un solo giunto e corrispondente braccio unito ad una sua specifica "Unità di Comunicazione e Processing" (PCU) per il controllo locale e lo scambio di dati tra moduli adiacenti. Nell'ambito di tali strutture modulari, il problema di controllare armonicamente il moto degli end-effectors nello spazio operativo, può quindi esser riformulato nei termini di un controllo cooperativo decentralizzato da implementarsi nell'ambito della risultante distribuzione di PCU.
Alcuni contributi sono stati recentemente forniti all'intero settore dei sistemi robotici modulari [1] nell'ambito del quale gli originali concetti di modularità (meccanica, elettrica, di processamento e di attuazione), intensamente considerati nell'ambito della letteratura (si vedano ad esempio [2,3])sono stati estesi fino a comprendere ora anche gli aspetti di controllo distribuito auto-organizzante nello spazio operativo; essendo quest'ultimo un importante aspetto che, tuttavia, è sempre stato scarsamente considerato nell'ambito della letteratura corrente (si veda ad esempio [4] ed i diversi lavori lì riportati); e in ogni caso, anche quando è stato raramente considerato, si è comunque fatto riferimento ad approcci centralizzati al coordinamento e controllo dei vari moduli componenti.
Nel tener conto delle precedenti considerazioni, si noti tuttavia come gli stessi concetti di auto-organizzazione possono comunque applicarsi, anche ai casi di composizioni modulari effettuate tramite "macro-strutture" (quali ad esempio i manipolatori mobili multibracci), nell'ambito delle quali alcune strutture, ciascuna originariamente controllata centralmente ma in modo separato dalle altre (nel caso specifico i bracci e la piattaforma mobile di supporto) vengono invece assemblate assieme in modo tale da dare origine ad un'organizzazione più complessa. Anche per tali casi, infatti, la semplice assunzione al riguardo di una connettività stabilita tra le diverse e separate unità di controllo, consentirà ancora (a seguito di una adeguata strutturazione dei dati scambiati) l'emergere di comportamenti auto-organizzanti del tutto coerenti.

1 G. Casalino, A. Turetta: A Computationally Distributed Self-Organizing Algorithm for the Control of Manipulators in the Operational Space". IEEE Int. Conf. on Rob. and Autom., Barcelona 2005
2 T. Fukuda, S. Nagakawa: Dynamically reconfigurable robot system, IEEE Conf. Rob. and Aut., Philadelphia, 1988
3 C.Y. Baldwin, K.S. Clark: Design rules: the power of modularity, MIT Press 2000
4 IEEE-ASME Trans. on Mechatronichs: Focused Section on Self-Reconfigurable Robots (9 papers), 7(4), 2002 <<<