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 I anno:
Sviluppo di controlli avanzati
per manipolatori interagenti con l’ambiente
Dottorando:
Angelo Vertuan
Tutor:
prof. Giovanni Legnani
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Angelo Vertuan
I anno di Dottorato
XXII Ciclo - Meccanica Applicata
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Dipartimento di
Ingegneria Meccanica e Industriale
Sommario
Sommario:
• Introduzione applicazioni complesse
• Nuove esigenze
• Controlli complessi in interazione
• Approccio per Task al problema di
controllo
• Il controllore MIXrc
• Conclusioni
Angelo Vertuan
I anno di Dottorato
XXII Ciclo - Meccanica Applicata
Università degli Studi di Brescia, Italia
Applicazioni di controllo
complesse
Dipartimento di
Ingegneria Meccanica e Industriale
Riabilitazione e cooperazione
uomo macchina
Robot Cooperanti
Visione
Tracker
Sensors
Elettrodi
EMG
Lavorazioni superficiali
Sensori
di forza
Telecamere
Nuove
tipologie di
sensori
Laser
Interfacce aptiche
Nuove
frontiere
Chirurgia
Strumentazione
clinica
Angelo Vertuan
I anno di Dottorato
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Dipartimento di
Ingegneria Meccanica e Industriale
Controlli attuali: limiti e nuove
esigenze
Considerazioni sullo stato dell’arte dei controlli sul mercato
–Estremamente efficienti per applicazioni specifiche
–Scarsa riconfigurabilità a elevati costi (esistono alcuni progetti
internazionali per sensibilizzare a questo problema come
SMErobot™)
–Chiusi
–Funzionalità limitate
–Limitata interfacciabilità con sensori esterni
Nove esigenze
– Risoluzione di problemi di controllo non standard
– Maggiore riconfigurabilità per adattarsi alle richieste di mercato
– Integrabilità con sensori di nuova generazione (interfacciamento HW/SW
e gestione dati)
– …
Angelo Vertuan
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Ingegneria Meccanica e Industriale
Controlli complessi in
interazione
Lavorazioni superficiali
Angelo Vertuan
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Ingegneria Meccanica e Industriale
Nuovi requisiti
Posizione
Non Model Based
Interazione
Model Based
Uso del formalismo del
Task Frame (De
Schutter-Mason)
Impedenza
Forza
Sensore
di forza
DIREZIONE di
CONTROLLO
IN FORZA
DIREZIONE di
CONTROLLO in
VELOCITA’
Angelo Vertuan
I anno di Dottorato
Ibrido
n
t
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Approccio per Task: introduzione
Generalizzazione:
1
Identificazione e definizione degli
algoritmi di controllo fondamentali
(Primitive Skill)
2
Identificazione set di funzionalità base
che il manipolatore deve fornire
(Task)
Angelo Vertuan
I anno di Dottorato
•Inseguimento di velocità
•Movimento nello spazio libero
•Forza
•…
•Homing
•Contornatura di oggetti
•Tracciamento di traiettorie
•Pick-and-place
•…
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Approccio per Task: esempio
Light Bulb
Inserction
Peg In Hole
Inserction
Angelo Vertuan
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Ingegneria Meccanica e Industriale
Approccio per Task: perché?
Homing Task
(ottimizzato x applicazione A)
Specific Complex
Operation
PrimitiveSkill_a
PrimitiveSkill_b
PrimitiveSkill_c
Homing Task
Set Parametri
Regolatori A
PrimitiveSkill_d
Task_B
Task_C
Task_D
Task_E
Homing Task
(ottimizzato x applicazione B)
Set Parametri
Regolatori B
PrimitiveSkill_a
PrimitiveSkill_e
PrimitiveSkill_f
PrimitiveSkill_d
Angelo Vertuan
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Ingegneria Meccanica e Industriale
Il controllore MIXrc
*Motion Interaction eXtended robot controller
Uomo:
Interfaccia
Interazioni (HMI)
Lente
Task
Planning
Layer
Supervisor
Layer
Interfaccia
Verso HW
Ambiente:
Interazioni
Veloci
Interfaccia S.O.
CARATTERSITICHE GENERALI
• PC - BASED
• Scritto in C++
•Moduli funzionali e programmazione a oggetti
• Riconfigurabilità
• Sviluppato in QNX 4.25 e LINUX RTAI (a breve)
• Astrazione dell’HW per la portabilità
• Parametrizzazione on-line del controllo
• 150 file, 42 cartelle, (ogni file è 100÷1000 righe di codice)
Angelo Vertuan
I anno di Dottorato
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Ingegneria Meccanica e Industriale
Conclusioni e prospettive
STATO ATTUALE DEL SW
•Switching real time tra algoritmi
•Algoritmi test implementati (traiettoria, velocità, forza e ibridi con verifiche
qualitative)
•Prove favorevoli qualitative su IBM SCARA 7535
•Implementati anche task più complessi (contour traking, crank turning, …)
PROSPETTIVE
•Necessaria approfondita fase di test per la verifica della stabilità e
affidabilità.
•Test del sw su HW diversi (Cheope, PA10, Comau NS-16, ABB IRB
2400 e altri robot) per verifica portabilità e riconfigurabilità
•Implementazione e test di nuovi algoritmi e ottimizzazione degli attuali.
•Linux RTAI
Angelo Vertuan
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