Sviluppo del controllo in forza di un robot industriale per un'applicazione di finitura superficiale

The present work is part of the research on force control in the robotic field, now one of the most interesting industrial sector. The aim of this research is to automatize all the applications requiring constant supervision by human operator or usually realized by CNC machines, leading to cost reduction and increased flexibility.The purpose of the present work is the improvement of the force control algorithm applied to the Comau SmartSix Robot with a six axes force sensor and a deburring tool. The force controller outputs are the position reference of the robot joints, which are imposed to the internal controller in order to obtain the required contact force with the environment. This algorithm has been improved in order to solve the problem of limit cycles caused by friction and a feedforward logic has been introduced as well to increase the control performance. The simulator normally used to test the force control has been improved introducing the link and deburring tool stiffness. A reliable force control algorithm could be useful to industry, especially mechanical manufacturing.

Questo lavoro si inserisce nel contesto di ricerca riguardante il controllo di forza nei Robot industriali, un tema di particolare interesse visto il continuo sviluppo di questo settore. La finalità delle ricerche è di automatizzare tutti quei processi in cui è richiesta la presenza costante di operatori oppure normalmente effettuate con macchine CNC, con conseguente riduzione dei costi e aumento della flessibilità delle operazioni. L’obiettivo del lavoro è il miglioramento delle prestazioni di un controllore di forza utilizzato sul manipolatore industriale Comau SmartSix dotato di un sensore di forza a sei assi e di una fresa, utilizzata per le lavorazioni di finitura superficiale. Il controllo utilizzato prevede un anello esterno di forza che genera i riferimenti di posizione dei giunti, elaborati successivamente dal controllore interno del Robot. All’interno di questa struttura viene introdotto un algoritmo per la risoluzione del problema dei cicli limite e un feedforward per aumentare le prestazioni del sistema. È stato migliorato anche il simulatore utilizzato per testare il controllo di forza introducendo gli effetti dovuti all’elasticità dei link e della fresa. Lo sviluppo di un controllo di forza affidabile e utilizzabile in ambito industriale può portare notevoli benefici nelle lavorazioni meccaniche per asportazione di truciolo.