Development of an innovative control algorithm for the redundant robot Franka Emika Panda

La crescente diffusione di robot mobili in ambienti condivisi con operatori umani richiede lo sviluppo di sistemi capaci di integrare mobilità, capacità di inseguimento e mantenimento di adeguate condizioni di separazione uomo-robot. Il presente lavoro di tesi affronta la modellazione e il controllo di una piattaforma mobile omnidirezionale equipaggiata con quattro ruote Mecanum, con particolare attenzione al problema dello human-following. In una prima fase viene sviluppato in MATLAB/Simulink e Simscape Multibody un modello tridimensionale della piattaforma, rappresentandone telaio, ruote e roller e implementando un'architettura di controllo in cui il moto dell'operatore costituisce il riferimento per la piattaforma, nel rispetto di una distanza minima prefissata. La metodologia viene successivamente trasferita in ambiente ROS/Gazebo, dove vengono sviluppati modelli più articolati dell'operatore e della piattaforma e implementato il controllo delle quattro ruote Mecanum. L'architettura viene quindi estesa introducendo una distanza minima dinamica, dipendente dalle condizioni di avvicinamento relativo, e un sistema di percezione LiDAR per il tracking dell'operatore e il rilevamento degli ostacoli. Una strategia di navigazione locale consente alla piattaforma di adattare il proprio percorso in presenza di ostacoli mantenendo l'obiettivo di seguire l'operatore. Infine, il sistema viene esteso a scenari multi-operatore mediante il tracking persistente di più persone e il mantenimento dell'identità dell'operatore designato come target. Il lavoro conduce quindi da un modello iniziale a distanza fissa a un'architettura di human-following adattiva e basata sulla percezione, finalizzata allo studio di strategie di controllo e navigazione per piattaforme omnidirezionali operanti in ambienti condivisi complessi.