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 >>>

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 >>>

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 >>>