Operazioni di assemblaggio con un robot cinematicamente ridondante a doppio braccio

Since the dawn of the industrial robotics multiarm robot systems have been investigated by researchers. The first studies, in the 80's, pointed out the necessity of force control for cooperative multiple robots. The control strategies developed during the years, however, were difficult to implement on conventional robots, since the control units of industrial robots usually are not endowed with all the features needed to implement complex control schemes. Moreover the use of force/torque sensors tends to be avoided in industry for many reasons such as cost and unreliability. The aim of this thesis work is so to investigate solutions in the growing world of cooperation between robot and robot, and humans and robots, that must be, at the same time, implementable on industrial existing controllers. In particular some Dual Arm operations have been formalized and generalized and a costraint-based optimization algorithm has been implemented and tested for the execution of the "Peg-in-Hole" Dual Arm assembly operation. The final aim of this work is to show that it is possible to obtain the execution of any Dual Arm task in an easy but effective way. The obtained experimental results point out how the algorithm works fine even if non rigid objects are used for the manipulation or in presence of position errors.

Fin dagli albori della robotica industriale i sistemi multi-robot sono stati oggetto di studio per i ricercatori di tutto il mondo. Le prime ricerche in quest'ambito (principalmente negli anni '80) misero in evidenza la necessità di utilizzare controlli basati su sensori per l'interazione tra più manipolatori. Le strategie di controllo cooperativo, sviluppate negli anni, presentano però a volte problemi realizzativi su robot convenzionali dal momento che le unità di controllo dei robot industriali spesso non dispongono di tutte le funzionalità necessarie alla realizzazione di schemi di controllo complessi. Inoltre l'utilizzo di sensori di forza/coppia tende ad essere evitato in contesti industriali per diverse ragioni quali il costo o l'insufficiente affidabilità. L'obbiettivo di questa tesi è quindi ricercare nuove soluzioni nel mondo della cooperazione robot-robot e robot-essere umano, che siano facilmente implementabili su robot industriali esistenti. In particolare sono state formalizzate e generalizzate alcune operazioni per robot a doppio braccio (Dual Arm) ed è stato implementato e testato sperimentalmente un algoritmo basato su ottimizzazione vincolata per l'esecuzione di una di esse, il Peg-in-Hole, con l'obbiettivo di mostrare come sia possibile assegnare un qualsiasi task Dual Arm in maniera semplice ma efficace. I risultati ottenuti sperimentalmente hanno evidenziato come l'algoritmo funzioni correttamente anche utilizzando oggetti non perfettamente rigidi per la manipolazione o in presenza di errori di posizionamento.