Generazione di traiettoria con controllo di forza sensorless per un manipolatore robotico a due bracci

In recent years, the growing demand for robotized solutions in small and medium enterprises has encouraged the research of new and innovative control strategies, characterized by a high degree of flexibility and generality, which allow for a swift and efficient set-up of production processes. Particular attention has been devoted to constraint-based trajectory generation algorithms, with the aim of translating manufacturing specifications, defined at a higher level through tasks, into reference signals for the robot. In this thesis one of these algorithms will be used, whose advantages reside in its real-time formulation and in its ability to process external feedback signals. In this perspective of interaction with the environment, the algorithm will be extended to include tasks which require some kind of control of interaction forces. Stability and robustness properties of the synthesized control will be analyzed in detail, with the objective of giving valuable guidelines on its application on real systems. Validation of the approach effectiveness will be given both in simulations and with experiments on the ABB robot FRIDA, whose high number of degrees of freedom and dual-arm structure will be exploited with several redundancy resolution methods. The control algorithm will also be expanded to include sensorless implementations of the force measurements.

Negli ultimi anni, la crescente domanda per l'impiego di soluzioni robotizzate da parte di piccole e medie imprese ha stimolato il mondo della ricerca alla formulazione di nuove e innovative strategie di controllo, caratterizzate da un'elevata flessibilità e generalità, che permettano una veloce ed efficiente messa a punto dei processi di produzione. Particolare attenzione è stata posta su algoritmi di generazione della traiettoria basati sulla formalizzazione di vincoli, con lo scopo di tradurre gli specifici requisiti produttivi in segnali di riferimento per il robot attraverso una loro definizione di più alto livello. In questa tesi si farà uso di uno di questi algoritmi, i cui vantaggi risiedono nella possibilità di essere eseguito in tempo reale e nella capacità di elaborare informazioni sensoriali provenienti dall'esterno. In quest'ottica di interazione con l'ambiente, l'algoritmo verrà esteso per includere compiti che richiedano il controllo della forza di contatto esercitata dal robot. Le proprietà di stabilità e robustezza di tale controllo saranno analizzate nel dettaglio, con l'obiettivo di fornire indicazioni utili per la sintesi in applicazioni reali. La convalida della strategia adottata verrà effettuata sia in simulazione, sia sperimentalmente sul robot ABB FRIDA, sfruttando l'elevato numero di gradi di libertà della struttura a doppio braccio attraverso particolari metodi di risoluzione della ridondanza. L'approccio verrà inoltre generalizzato per implementazioni sensorless della misura di forza.