Integrazione di sensori di contatto low-cost nei manipolatori antropomorfi per il loro uso nella robotica cooperativa

Un progetto FSE realizzato dal 01/06/2020 al 31/05/2021 e finalizzato all’integrazione di estensimetri low cost per la misura di forze di interazione con l’ambiente di robot antropomorfi.

Una tecnologia che trova applicazione
• nel settore industriale per la manifattura tradizionale,
• nella robotica collaborativa,
• nei sistemi robotici avanzati di entertainment.

Abstract

Il progetto si è svolto in collaborazione con l’azienda SIPRO S.p.A. e con Alessio Sozzi dell’Università di Ferrara, con la collaborazione esterna di Narcís Sayols Baixeras di UPC Universitat Politècnica de Catalunya. L’intero progetto è stato finalizzato all’integrazione di estensimetri Low Cost per il tracking di forze di interazione di robot antropomorfi con l’ambiente.

Sono dapprima state progettate e realizzate alcune schede elettroniche su cui è poi stato caricato un programma in grado di leggere i valori di tensione ritornati dagli estensimetri. In seguito un apposito end-effector di forma cilindrica è stato disegnato e stampato in 3D, in diversi formati e materiali, per valutare le differenti risposte degli estensimetri a variazioni di dimensione e rigidezza.

Il sistema è stato pensato con l’utilizzo di ventose industriali ad alta tenuta, grazie ad un sistema ad aria compressa, da cui si è proceduto all’acquisto di un adeguato circuito pneumatico e di specifiche ventose di piccole dimensioni.

Per la calibrazione degli estensimetri, si è utilizzato il sensore di forza ATI Mini45, inizialmente attaccato alla base dell’end-effector; sono stati quindi correlati i dati raccolti da estensimetri e sensore in un sistema di interazione manuale con l’adattatore in uno stato di messa a terra.

Per la validazione sperimentale, l’intero sistema è stato montato sui robot Delta dell’azienda SIPRO S.p.A. e sul robot UR5e in dotazione al laboratorio ICE dell’Università di Verona. I test di validazione comprendevano movimento in Free Motion e task di Pick-And-Place. Successivamente sono stati svolti ulteriori test con l’integrazione di librerie create dai colleghi di UPC per lo studio del ritorno di forza in teleoperazione bilatera con eventuali forze repulsive date da ostacoli virtuali, analizzando in collaborazione con Alessio Sozzi di UniFe i risultati avuti utilizzando queste forze rispetto a quelle fornite dagli estensimetri.