Robot-assisted positioning of bulky objects for ergonomic operations

The recent technological progresses and the growing interest in industry have fostered the development of new ways of interaction between human and machine, in particular human-robot collaboration. Overcoming the classical paradigm in which human and robot are physically separated, the advantages of both parties are combined together, granting an improvement of the work quality for humans and an overall increase of productivity. In this thesis we analyze how the introduction of a collaboration framework can improve the posture of the worker without compromising the working quality, focusing on the task of spray painting of a car bumper. In order to do that, a vision system has been employed to measure the real time position of the human and of the spray gun. Then, the motion of the car bumper, fixed to the end-effector of an industrial manipulator, is controlled through a suitable control algorithm. In this way, the human operator can perform its task staying close to a previously computed ergonomic reference posture, decreasing muscoloskeletal disorders risk factors.

I recenti sviluppi tecnologici uniti al crescente interesse da parte dell'industria hanno favorito la nascita di nuove forme di interazione tra uomo e macchina, in particolare la collaborazione uomo-robot. Superando il paradigma classico in cui uomo e robot debbano essere fisicamente separati è possibile unire i vantaggi di entrambe le parti, garantendo un miglioramento della qualità del lavoro dell'uomo e una crescita generale della produttività. In questa tesi si analizza come l'introduzione di un sistema collaborativo possa migliorare la postura del lavoratore senza peggiorare la qualità della lavorazione svolta, prendendo in esame l'operazione di verniciatura di un paraurti. Per eseguire questa analisi viene utilizzato un sistema di visione per misurare in tempo reale la posizione dell'uomo e dell'aerografo; viene inoltre comandato il movimento del paraurti, fissato sull'end-effector di un manipolatore industriale, tramite un'apposita legge di controllo. In questo modo il lavoratore umano può effettuare l'operazione mantenendosi vicino a una postura ergonomica precedentemente calcolata, diminuendo i fattori di rischio per patologie muscolo-scheletriche.