Generazione di moti umanocentrici per manipolatori robotici a cinematica ridondante

La necessità di elevata flessibilità nella produzione industriale porta a considerare ambienti di lavoro dove vi è un elevato grado di coesistenza tra operatori umani e manipolatori robotici. Oltre al pericolo di collisione, i manipolatori possono indurre stress nel personale vicino dovuto a movimenti imprevedibili o innaturali. L’obiettivo di questo lavoro è studiare un algoritmo di inversione cinematica per manipolatori a cinematica ridondante che permetta il posizionamento e l’orientamento corretto dell’organo terminale e la generazione di moti interni simili a quelli umani in modo da ridurre lo stress indotto negli operatori. Si presenta un’analisi della cinematica del braccio destro umano sul quale, in un precedente studio, sono state identificate le funzioni che relazionano la posizione e l’orientamento della mano con un angolo che caratterizza la postura del braccio. Si discute un algoritmo di inversione cinematica con risoluzione della ridondanza mediante un compito aggiunto, nello spazio nullo dello Jacobiano. La soluzione del compito aggiunto avviene attraverso le funzioni appena citate conferendo moti naturali “umano-centrici” al manipolatore. Si provvede poi all’estensione del controllo anche nel caso di braccio sinistro. Per le simulazioni si sviluppa e convalida una libreria di modelli in linguaggio Modelica che permettono la generazione delle traiettorie nello spazio operativo, il controllo della cinematica del robot e la realizzazione del modello grafico in tre dimensioni che permette la visualizzazione del movimento del manipolatore.