Università degli Studi di Brescia, Italia
Dipartimento di
Ingegneria Meccanica e Industriale
XXII CICLO DI DOTTORATO
in
Meccanica Applicata
Curriculum in Sistemi avanzati di manifattura
Relazione II anno:
Sviluppo di controlli avanzati
per manipolatori interagenti con l’ambiente
Dottorando:
Angelo Vertuan
Tutor:
prof. Giovanni Legnani
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Angelo Vertuan
II anno di Dottorato
XXII Ciclo - Meccanica Applicata
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Ingegneria Meccanica e Industriale
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Sommario
Introduzione
Descrizione sistema
Applicazioni sviluppate
Conclusioni
Angelo Vertuan
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Angelo Vertuan
II anno di Dottorato
Il Punto di partenza
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Nuovi obiettivi
• Necessaria approfondita fase di test del software
di controllo per la verifica della stabilità e
affidabilità.
• Messa a punto del robot a cinematica parallela
“Cheope” per poterlo utilizzare col nuovo
controllore (cablaggi e installazione sensore di
forza)
• Sviluppo di algoritmi avanzati in interazione con
l’ambiente quali “Guidance” e “Contour traking”.
Angelo Vertuan
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Obiettivi
L’hardware
di quest’anno
CNI
Cheope
new
•QNX
•SW di controllo modulare
PC-Based •Scheda controllo assi
•Sistema condizionamento
dei segnali
Angelo Vertuan
II anno di Dottorato
Cinematica parallela
riconfigurabile
Motori: 4 slitte lineari a 90°
Piattaforma mobile
Configurazione a 3 motori
(3 gdl di traslazione)
Sensore di forza
new
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Il software di Controllo
Logica
di
Gestione
Interfaccia
(HMI)
Algoritmi
di
Controllo
Processo di Controllo
Supervisore
Interfaccia
(Verso HW)
Server
I/O Board
Generatore di
Traiettorie
Moduli coinvolti Stato iniziale
Nuova implementazione
Robot
SCARA (cinematica
dinamica , I/O)
CHEOPE (cinematica, dinamica, I/O)
PLC
SCARA
CHEOPE (Azzeramento, abilitazioni,
emergenze)
ControlAlgorithms
Moto in traiettoria
Manual Guidance, Contour Traking
Angelo Vertuan
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Spostamento legato alla
forza misurata dal sensore
posto sull’end-effector
• |v|  |F|
• Direzione v // dir. F
• v e F equiversi
Manual Guidance
Riferimento di
velocità nello
spazio di lavoro
Misura
di forza
.
.
Q = JS = J(kF)
Riferimento di
velocità ai giunti
Angelo Vertuan
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Controlli complessi in
interazione
Esplicito
UniBS
Implicito
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Anelli
Forza-velocità
P
Anello
Posizione
Anelli
Forza-velocità
Convertitori
P
F v
PC
v
F
Convertitori
PC
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Contour Tracking
CONTROLLO
IBRIDO
FORZA/VELOCITA
Craig (1981)
Possibili impieghi: lavorazioni
superficiali (molatura, sbavatura,
saldatura), rilevazione di forme,
programmazione per
apprendimento.
DIREZIONE di
CONTROLLO IN
FORZA
DIREZIONE di
CONTROLLO in
VELOCITA’
Angelo Vertuan
II anno di Dottorato
Sensore di
forza
n
t
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Contour Tracking
Riferimento forza
(T)
Riferimento velocità
(O)
(T) Terna mobile (Task Frame) con asse sempre
normale e tengenziale alla superficie
(O) Terna di rifermento fissa nello spazio di lavoro
Angelo Vertuan
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Uso del formalismo del
Task Frame (De
Schutter-Mason)
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
2
n
Compensazione angolo
Ritardo generato
dal filtro
t1
t0
Direzioni reali
Direzioni con
ritardo angolo
  
Angelo Vertuan
Compensazione
del ritardo.
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Angelo Vertuan
II anno di Dottorato
Risultati
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Conclusioni e prospettive
RISULTATI OTTENUTI
•Verificate le funzionalità del SW di controllo applicato al robot
Cheope
•Implementati algoritmi di controllo in interazione impliciti basati
sulla misura della forza esercitata tra robot e ambiente.
PROSPETTIVE
•Ottimizzazione dei parametri degli algoritmi fin qui implementati
•Determinazione dei parametri del modello dinamico del Cheope
•Sviluppo di algoritmi di controllo di tipo esplicito e confronto dei
risultati ottenuti con gli storici ottenuti negli anni presso il nostro
laboratorio con l’uso di un robot SCARA
Angelo Vertuan
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Grazie
Grazie per l’attenzione
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Per ulteriori informazioni:
[email protected]
Angelo Vertuan
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