Sistema di controllo anticollisione per un robot industriale basato sul sensore di distanza laser time of flight

This work is related to the new research area called pHRI (Physical Human Robot Interaction), which aims to establish a natural interaction between robots and humans. In particular, it tackles the development, simulation and experimental validation of a collision avoidance system for an industrial manipulator based on laser distance sensor Time Of Flight (TOF). This system creates a “virtual wall” around every object in the operating space. When the robot enters the virtual wall, an impedance control modifies the reference position in order to avoid the impact with the object approached. First, the dynamic parameters of the considered manipulator have been identified, then these parameters have been used for the development of a simulator on which the anti-collision control has been tuned. The validation of the control system has been performed through several experiments on an industrial robot, in a configuration where the TOF sensor is mounted on top of the end-effector of the manipulator.

Il presente lavoro s’inserisce all'interno della nuova disciplina denominata pHRI (physical Human Robot Interaction), che si pone l’obiettivo di stabilire un’interazione fisica sicura tra i robot e l’uomo. In particolare si affronta lo sviluppo, la simulazione e la validazione sperimentale di un sistema anticollisione per un manipolatore industriale basato sul sensore di distanza laser Time Of Flight (TOF). Tale sistema genera un “muro virtuale” intorno ad ogni oggetto presente nello spazio operativo. Nel momento in cui il robot entra in contatto con il muro virtuale, il sistema di controllo dell’impedenza meccanica agisce sul riferimento di posizione in modo da evitare l’impatto con l’oggetto. Nella tesi vengono dapprima identificati i parametri dinamici del manipolatore considerato, che sono poi utilizzati per lo sviluppo di un simulatore su cui viene messo a punto il controllo anticollisione. Si valida quindi il sistema di controllo con una serie di esperimenti condotti su un robot industriale, in una configurazione in cui il sensore TOF è montato sull’organo terminale del manipolatore.