Sviluppo di un esoscheletro amplificatore di forza ad 1 GDL con attuatore pneumatico

"Viene descritta l’attività relativa allo sviluppo di un esoscheletro amplificatore di. forza ad 1 grado di libertà. Il sistema è stato sviluppato come prototitpo di ricerca al fine di. condurre studi per lo sviluppo di sistemi di controllo. Il dispositivo consiste in un braccio. antropomorfo dotato di un attuatore a cilindro pneumatico comandato da una valvola. proporzionale in pressione. Per quanto riguarda l’interfaccia uomo-macchina il sistema presenta. un sensore di forza. L’idea è quella di verificare la possibilità di sviluppare un sistema semplice. dal punto di vista del sistema sensoristico e dell’architettura del sistema di controllo potendo. ottenere, nel contempo, un dispositivo efficace, economico ed affidabile.. Il problema dei dispositivi manipolatori che devono interagire con l’ambiente è costituito dalle. forze di interazione. In questi casi non è possibile operare con i classici controlli di forza o. posizione. Per i robot autonomi è stato proposto il controllo dell’impedenza meccanica [1] che si. basa su una relazione tra forze di interazione e movimento che assume la forma di una impedenza. meccanica. Questo approccio funziona ma prevede la presenza di sensori per monitorare le forze. di interazione e il movimento [2, 3].. L’idea sviluppata in questo progetto è quella di utilizzare la disponibile capacità dell’utilizzatore. nel controllare i movimenti in ambienti sconosciuti. L’utilizzatore costituisce la parte centrale. dell’intero sistema di controllo: egli definisce i riferimenti per le velocità e per le forze da. applicare sull’ambiente ed osserva le velocità del sistema robotico controllato mediante la propria. vista e il proprio sistema propriocettivo. Dall’altro lato la macchina produce e controlla le forze. applicate sull’ambiente. Nel prototipo realizzato è stato possibile ottenere il comportamento. descritto con l’utilizzo di un solo sensore, di forza, interposto tra macchina ed utilizzatore, a. costituire l’interfaccia uomo macchina; mediante la valvola proporzionale in pressione è stato. possibile evitare i sensori per la retroazione di forza applicata sull’ambiente. Il risultato è una. architettura davvero semplice sia per quanto riguarda i sensori che l’algoritmo di controllo. Il. primo passo dello sviluppo del progetto è consistito nella realizzazione di un modello matematico. del sistema col quale verificare la fattibilità dell’idea. In seguito ai risultati delle simulazioni, si è. proceduto alla realizzazione di un prototipo sul quale sono state effettuate prove sperimentali. Dal. momento che i test tradizionali per sistemi dinamici (risposta a gradino, a rampa) non sono in. grado di porre in evidenza le reali prestazioni del sistema sviluppato, sono stati studiati specifici. protocolli di prova per testare la prestazione del “sistema” uomo-macchina. E’ stato sviluppato un. banco di prova che permette l’inseguimento di segnali variabili, rappresentati a video, che devono. essere inseguiti dall’utilizzatore. Sono state condotte prove sperimentali in cui l’utilizzatore deve. movimentare carichi diversi dovendo inseguire segnali, proiettati a video, variabili per forma e. frequenza (anche di tipo random). Il risultato è che l’utilizzatore riesce a muovere il carico,. avverte sempre la stessa frazione del carico movimentato mantenendo la sensibilità sull’ambiente;. il sistema risulta intuitivo da utilizzare, con una rapida curva di apprendimento e l’utilizzatore. risulta capace di movimentare carichi elevati secondo i diversi segnali da inseguire, con buona. precisione, anche a velocità elevate."