qui

(1)

TESI DISPONIBILI NELL’AMBITO

DELLA ROBOTICA E

DELL’AUTOMAZIONE

Ing. Cristian Secchi Tel. 0522 522235

e-mail: secchi.cristian@unimore.it

htt // di i i it/M b / hi http://www.dismi.unimo.it/Members/csecchi

(2)

Haptics

Un’interfaccia haptics è un sistema robotico per l’interazione con la realtà virtuale.

velocità

Forza Forza

Le interfacce più diffuse consentono di esplorare il mondo virtuale con

b tif i

(3)

Haptics

Esistono interfacce più complesse che consentono di interagire con l’ambiente

(4)

Haptics and Virtual Fixtures

Le interfacce haptics sono utilizzate per interagire con dispositivi e con robot che devono guidati per eseguire certi compiti (operazioni delicate in ambienti pericolosi per l’uomo operazioni non ripetitive ecc )

ambienti pericolosi per l uomo, operazioni non ripetitive, ecc…)

U d l

i t l fi t

è ibil i t l’ t t ll id d l b t Usando le

virtual fixtures

è possibile assistere l’utente nella guida del robot e/o nell’interazione con altri dispositivi

(5)

Haptics

L’ambiente in cui lavora un robot è dinamico e può essere necessario per l’utente deviare dalla traiettoria predefinita e, quindi, diminuire l’intensità della virtual fixture per poi riportarla al valore nominale in un secondo tempo. Questa operazione va fatta con cura per evitare l’insorgere di comportamenti instabili.

Abbi il t l it ti h t i

Abbiamo sviluppato un algoritmo per garantire che questa operazione possa essere fatta in modo sicuro.

Inoltre, dato un ambiente con degli ostacoli, è necessario determinare la virtual fixture che deve assistere l’operatore A tal proposito esistono

virtual fixture che deve assistere l operatore. A tal proposito esistono algoritmi di motion planning, sviluppati per la robotica mobile, che consentirebbero di risolvere il problema

(6)

Haptics

Tesi: Sviluppare un algoritmo per la generazione di virtual fixtures che evitino ostacoli statici nell’ambiente di lavoro e che consentano di poter deviare temporaneamente dalla traiettoria predefinita

(7)

Teleoperazione

UDP UDP

Tesi: Sviluppare gli algoritmi di controllo di base per il movimento del(i) pantografo(i) e mettere in comunicazione i pantografi mediante

protocollo UDP p

(8)

Robotica Mobile

(9)

Robotica

Robotica Mobile

Mobile

Sabot Robot

LEGO Robots

Elettric80 Robot Elettric80 Robot

(10)

Robotica

Robotica Mobile

Mobile

Tesi: Sviluppare un algoritmo per la pianificazione di traiettorie che evitino ostacoli statici nell’ambiente di lavoro e che consentano di poter deviare p temporaneamente dalla traiettoria predefinita per evitare eventuali

ostacoli dinamici

goal

??

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Localizzazione Mediante Sensori Ottici

Posizione Calcolata

Lo slittamento non è Slittamento

Lo slittamento non è

percepito dagli encoder e l’algoritmo di

i ost ione della

encoder encoder

ricostruzione della posizione trova che il robot è in una posizione mentre a causa dello slittamento è in un’altra Posizione nota

(12)

Localizzazione Mediante Sensori Ottici

I sensori ottici non sono influenzati da fenomeni come lo slittamento e, quindi, è possibile ricostruire correttamente la posizione del robot anche nel caso in cui una delle ruote slitti Tuttavia se la superficie non è ben nel caso in cui una delle ruote slitti. Tuttavia, se la superficie non è ben riflettente oppure se è un po’ dissestata, può succedere che

l’informazione ottica venga persa.

Sensore

ottico Sensore ottico

(13)

Localizzazione Mediante Sensori Ottici

Utilizzo di sensori ottici per la localizzazione di LGV

è

Tesi: Lo scopo della tesi è quello di implementare un sistema di odometria basato su sensori ottici e testarne l’efficacia sul campo.

Eventualmente, si dovrà studiare la possibilità di integrare l’informazione dei sensori ottici mediante le informazioni degli encoder.

(14)

Valutazione

(15)

Valutazione

Valutazione di

di Simulatori

Simulatori per Robot

per Robot Mobili

Mobili

Tesi: Valutare i principali programmi per la simulazione di robot mobili da un punto di vista della facilità di utilizzo e dalla potenza di simulazione. Gli p p aspetti da valutare saranno la capacità di descrivere un robot, la quantità di informazioni che si possono raccogliere e la capacità di inserire algoritmi per la navigazione e il coordinamento.

(16)

Slip Detection (Elettric80)

F F

M F

F

Mg

•

Determinare F online in modo che il carico non scivoli

•

La forza F dovrebbe essere minima in modo da evirare danni sul carico

(17)

Soluzione

Soluzione da

da adottare

adottare

U i ili

•

Usare sensori tattili per stimare l’inizio dello

scivolamento del carico e aumentare di conseguenza le forza normali

When the object starts to slip a vibrations arise on the texels of the sensor. It is possible to cut off the vibrations due to the kinematics of the robot and It is possible to cut off the vibrations due to the kinematics of the robot and to detect the slippage of the object. The normal force has to be increased as long as no vibrations on the texels are detected.

(18)

Tetra Pak

Tesi: Sistemi di controllo distribuiti basati su industrial ethernet. Durante la tesi si

à

dovrà fare una ricerca sullo stato dell’arte dei bus di campo industriali e un’analisi comparative con l’industrial ethernet. In seguito si dovrà fare un’analisi di

sicurezza, secondo i requisiti Tetra Pak, del protocollo e affrontare problematiche di protocollo e affrontare problematiche di progetto distribuito su industrial ethernet.

(19)

AeB

AeB Robotics

Robotics –

– Robot

Robot industriali

industriali

Tesi: progettazione e sviluppo di un sistema desktop robot cartesiano a quattro assi serie low cost destinato a mercati asiatici Studio low-cost destinato a mercati asiatici. Studio ed implementazione delle applicazioni di avvitatura e saldatura automatiche per tale

i

sistema.

S il tt li i t f iti t tt l t t tt l di

Sviluppare, attraverso gli input forniti, tutta la parte strutturale e di movimentazione: in particolare,attraverso l'analisi

dei carichi, delle velocità e dei parametri di precisione e ripetibilità richiesti dovrà dimensionare la struttura e scegliere gli attuatori idonei al raggiungimento degli obiettivi prefissati.

Al termine di questa prima fase verranno studiate in dettaglio le q p g

applicazioni di avvitatura e saldatura automatiche, che rappresentano il principale campo di applicazioni del sistema in oggetto.

(20)

Visual

Visual ServoingServoing per mosaiciper mosaici

GOAL: Costruire un isola robotica dotata di un robot antropomorfo per la composizione automatica di un mosaico

(21)

Visual

Visual Servoing

Servoing

External eye External eye •Facile da gestire

Imp e isioni (è in atena ape ta) •Imprecisioni (è in catena aperta)

Eye on hand

•Aumento di complessità •Maggiore precisione (è in retroazione)

(22)

Visual

Visual Servoing

Servoing

Tesi: Sviluppo di un sistema robotico di visual servoing di tipo eye-on-hand per la composizione automatica dei mosaici

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Minimally Invasive Robotic Surgery: Motion

Minimally Invasive Robotic Surgery: Motion--Force Control of Force Control of an Ultrasound Probe for

an Ultrasound Probe for IntraoperativeIntraoperative registrationregistration

Chirurgia minimamente invasiva (Laparoscopia)

Fine anni ‘80 Fine anni 80

+ Si evita di squarciare il paziente

Mi i dit di

+ Minori perdite di sangue

+ Minori tempi di recupero post-operatori - Il chirurgo lavora su immagini 2D e non vede le sue mani

-Pochi gradi di libertà con cui operare g p (tipicamente si tratta di pinze)

(24)

MIRS

(Minimally Invasive Robotic Surgery) Fine anni ‘90

Fine anni 90

Strumenti chirurgici con più gradi Strumenti chirurgici con più gradi di libertà (fino a 7)

La robotica consente al chirurgo di a i ina e la lapa os opia alla di avvicinare la laparoscopia alla chirurgia tradizionale

Molto spesso l’immagine che ha il chirugo dell’ambiente su cui opera è 2D oppure la ricostruzione 3D è solo localepp

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PROBLEMI MOVIMENTAZIONE SONDA ECOGRAFICA • MOTION PLANNING: Come e lungo quale traiettoria far

l d fi i i i

i li i

d ti

muovere la sonda ecografica per acquisire i

migliori

dati ecografici per l’operazione in corso?

• MOTION CONTROL: Una volta individuata la traiettoria che la sonda ecografica deve seguire sulla superficie anatomica di interesse, come controllare il robot affinché la sonda segua la , g traiettoria a velocità costante e mantenendo sempre il contatto con la superficie indipendentemente dalla presenza di asperità anatomiche?

anatomiche?

• FORCE CONTROL: Affinché i dati ecografici raccolti siano

ottimali per la generazione di dati 3D è necessario che la sonda ottimali per la generazione di dati 3D, è necessario che la sonda scorra sulla traiettoria di riferimento esercitando una forza

costante e normale alla superficie anatomica. Qual è questa

f ? E’ ibil t l t ti t ? C i d

forza? E’ possibile trovarla automaticamente? Come si deve controllare il robot affinché la sonda applichi tale forza?

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TESI DISPONIBILI NELL’AMBITO

DELLA ROBOTICA E

DELL’AUTOMAZIONE

Ing. Cristian Secchi Tel. 0522 522235

e-mail: secchi.cristian@unimore.it

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