Progettazione e prototipazione di mini-robot paralleli

per applicazioni speciali

Coordinatore scientifico: Prof. R.M. MolfinoU.O: Ancona, Brescia, Catania, Genova, Torino

Costo totale progetto: 314 k€

PRIN-COFIN 2003programma miniPAR

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Sommario

Obbiettivi del progettoBase di partenzaCompiti delle UOCollegamenti

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Obbiettivi del progetto

studio di robot paralleli di piccole dimensioni per applicazioni industriali e di servizio

progetto focalizzato su applicazioni emergenti, il cui denominatore comune è la scala ridotta (gioielleria, metrologia, medicina, divertimento, interfacce uomo-macchina, ecc.)

approccio meccatronico alla progettazione, con condivisione delle competenze tra le UO

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Base di partenza

progetto “PRIDE: Parallel Robots Interacting with Dynamic Environments”

PRIN-COFIN 2000 con la stessa struttura di miniPAR

studio di robot paralleli dedicati ad operazioni in cui assumono importanza critica, e debbono essere regolate, le interazioni con l’ambiente

applicazioni industriali quali l’assemblaggio, la sbavatura o la finitura superficiale, la fresatura di modelli, ecc.

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Base di partenza

necessarie sia buone caratteristiche dinamiche sia adeguata precisione

per controllare la forza esercitata dal robot è stato necessario sviluppare l’integrazione tra meccanica e controllo.

nel corso del progetto sono stati sperimentati diversi tipi di algoritmi: controllo di forza, ibrido posizione/forza, di impedenza.

approfondito lo studio della calibrazione, che presenta problematiche specifiche per le architetture parallele.

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Base di partenza

Ancona

Progetto di una macchina parallela

innovativa per moti di pura traslazione

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Base di partenza

BresciaRealizzazione del prototipo fisico

di ALA, autolettiga attiva per l’isolamento della barella dal moto

dell’ambulanza

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Base di partenza

Messina

Progetto di un manipolatore parallelo a sei gradi di libertà per la movimentazione di un utensile da taglio (HexED:

Hexapod with Extreme Dexterity). Eseguito in

cooperazione con l’UO di Brescia.

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Base di partenza

Genova

Prototipo fisico di un robot parallelo per

operazioni di assemblaggio

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Base di partenza

Torino

WiRo-6.3, struttura a nove fili e 6 gradi di libertà (destra). Prototipo di una piattaforma planare a 3 fili e 2

gradi di libertà (sotto).

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Università di Brescia (Prof. Faglia)studio teorico sperimentale e prototipazione di due manipolatori paralleli di piccola taglia per applicazioni speciali

Università di Catania (Prof. Sinatra)nuovi indici di ottimizzazione cinematica e dinamica per un mini-robot parallelo per applicazioni speciali

Università di Genova (Prof. Molfino)mini-robot paralleli ad elevata accuratezza

Università Politecnica delle Marche (Prof. Callegari)sistema meccatronico per l’analisi e la simulazione del comportamento masticatorio

Politecnico di Torino (Prof. Ferraresi)studio e realizzazione di un master per teleoperazione a riflessione di forza con struttura parallela a cordini

Compiti delle UO

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L’U.O. di Ancona intende studiare il comportamento di macchine a cinematica parallela cooperanti (in “serie” ed in “parallelo”) basate sul disaccoppiamento funzionale dei compiti.

Come caso applicativo si farà riferimento ad un articolatore meccatronico a sei gradi di libertà, per il quale si prevede di realizzare il prototipo fisico di almeno un suo sottosistema significativo.

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L’UO di Brescia si prefigge di realizzare lo studio e la prototipazione di due robot paralleli di piccola taglia, per applicazioni innovative:

A.Robot parallelo a tripode come sospensione attiva per bassi carichi inerziali (diametro 100mm, altezza 200mm, corsa max 50mm, inclinazione max 20°)

B.Mini-manipolatore piano per applicazioni di precisione (es. manipolazione veloce di pezzi leggeri, biomedicale) basato su un meccanismo a pentalatero (inscritto nel piano in un A4); molta ricerca sull’autocalibrazione

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Compiti delle UO

L’UO di Catania si prefigge lo studio dell’ottimizzazione cinematica e dinamica di mini robot ad architettura parallela (cfr. prototipi di Brescia ed Ancona).

Intende realizzare un mini robot parallelo ad architettura 6-6 oppure 6-3 (o altre tipologie di architetture) per possibili applicazioni del tipo: lavorazioni di precisione, chirurgia, ortopedia, movimentazione di telecamere e antenne satellitari, supporto per strumentazione di acquisizione immagini per robot mobili, ecc.

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L’UO di Genova intende studiare e realizzare il prototipo di due macchine parallele di piccole dimensioni (ingombri dell’ordine del decimetro cubo e spazio di lavoro dell’ordine del centimetro cubo) il cui progetto sarà basato sull’utilizzo di giunti elastici:

A. macchina a cinematica parallela per manipolazione e lavorazioni meccaniche con 3-4 gradi di libertà (motori lineari)

B. polso parallelo per robot (impiego medico/chirurgico)

Compiti delle UO

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Compiti delle UO

Si prevede di utilizzare la struttura anche per la tele-manipolazione dell‘articolatore mandibolare dell‘UO di Ancona e/o del mini-robot parallelo dell’UO di Genova.

Specifiche: ingombro circa 500x500x500 mm; spazio di lavoro: sfera di raggio circa 200 mm, rotazioni massime di circa 30°; forze dell’ordine di 10N

6 gradi di libertà, 9 fili; vincoli virtuali (ad esempio per impedire la rotazione se deve essere comandata solo una traslazione)

Obiettivo dell’UO di Torino è progettare e costruire una struttura da utilizzare come master (con riflessione di forza) per l’azionamento remoto di strutture robotiche.

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Reti di eccellenza: Assembly-Net ed Euron IISIRI, Associazione di Robotica ed AutomazioneSito: http://www.dimec.unige.it/PMAR/MiniPaRPortale Parallemic: http://www.parallemic.org

Collegamenti