Metodologie di controllo nello spazio nullo per la guida manuale di robot ridondanti

L'elaborato descrive il percorso seguito al fine di implementare un algoritmo di guida manuale per un robot ridondante che fa uso dello spazio nullo della matrice jacobiana per evitare configurazioni di singolarità e limiti di giunto. Il manipolatore utilizzato è il robot seriale Franka. Il lavoro di tesi è diviso in tre capitoli. Nel primo capitolo si riporta una descrizione dei robot e dei loro elementi chiavi come sistema meccanico, sistema di attuazione, sistema di sensorizzazione e sistema di controllo. Viene inoltre approfondito il tema della robotica collaborativa. Viene quindi introdotto il concetto di guida manuale, una delle possibili interazioni tra uomo e manipolatore, argomento dei casi di studio. Nel secondo capitolo vengono presentate le basi teoriche relative alla cinematica differenziale per manipolatori seriali ridondanti. Viene, inoltre, approfondito il problema di ottimizzazione implementato. Infine, in questa sezione viene presentato il concetto di singolarità della catena cinematica e viene presentato un metodo per la classificazione delle configurazioni singolari in base alla possibilità di fuga da esse tramite l’uso dello spazio nullo. Nel terzo capito, poi, viene quindi applicato al robot in questione il metodo di classificazione delle configurazioni di singolarità. Successivamente viene applicato il problema di ottimizzazione, al robot Franka. Vengono quindi presentati i risultati ottenuti in simulazione e le problematiche riscontrate durante l’utilizzo dell’ottimizzatore. Vengono analizzati l’utilizzo dello spazio nullo per il superamento delle configurazioni di singolarità e per mantenersi a distanza dai limiti di giunto. Viene, poi, analizzato il caso che prevede l’utilizzo dello spazio nullo della matrice jacobiana del robot per evitare contemporaneamente singolarità e limiti di giunto. Infine, vengono presentati i risultati delle prove sperimentali condotte al robot reale Franka controllato di rispettare le tempistiche real time.