Cinematica seriale 18gdl

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Il prototipo di braccio articolato 18-assi realizzato per Salpo srl, si pone come obiettivo quello di movimentare un utensile nello spazio in maniera veloce e silenziosa e contemporaneamente attenuare le vibrazioni e la rudezza tipica degli antropomorfi. La struttura è composta attualmente da 18 piastre incernierate serialmente da 17 cerniere ciascuna ruotata rispetto alla successiva al fine di completare lo spazio degli angoli. Appare subito evidente che potendo disporre di 18 gradi di libertà lo spazio delle posizioni raggiunge un ordine di grandezza sovrabbondante, questa sovrabbondanza di stati si traduce in una maggior libertà di scelta sulla politica di costruzione delle traiettorie con la quale si può decidere di smorzare i momenti di inerzia ottenendo così una ulteriore efficienza. D'altro canto questa è, in natura, la modalità standard di gestione ed esecuzione del movimento anche perchè la sovrabbondanza di gradi di libertà consente un notevolemargine di recupero in caso di eventi imprevisti. Il modello semplificato del sistema si compone di due parti correlate:

  • Calcolo delle traiettorie delle singole articolazioni e correlazione
  • Esecuzione delle traiettorie

Il calcolo delle traiettorie è la parte computazionalmente più pesante, ma allo stesso tempo quella che si avvantaggia maggiormente dalla rapida evoluzione delle unità di calcolo. Grazie ad un modello matematico che descrive la dinamica inversa della struttura, il movimento del braccio viene scomposto nel movimento di ogni singola cerniera, ottimizzato secondo le esigenze richieste (inerzia, velocità,dinamica...) e quindi memorizzato per l'esecuzione. L' elaborazione può essere effettuata sia in differita, quando si tratta di lavorare con traiettorie cicliche o comunque predefinite, sia in tempo reale associata ad un feedback da parte del sistema come una telecamera, dei sensori, ecc. .
La seconda fase, l'esecuzione, è invece completamente a carico del sistema controllo assi LUVA (Logic Unit for Value Array) su scheda PCI. LUVA nonostante sia ampiamente sottoutilizzato, gestisce autonomamente tutti i 18 assi in parallelo sia in maniera sincrona che asincrona, lavorando direttamente a livello di micropasso.
Tutto questo lasciando praticamente prossimo allo zero la percentuale di occupazione del processore. Le caratteristiche descritte rendono il sistema e le sue future evoluzioni ideale per applicazioni con utensili leggeri su superfici complesse: saldatura laser, verniciatura, deposizione di adesivi, taglio ad acqua oltre alle applicazioni tipiche degli antropomorfi. E' stata ipotizzata oltretutto una modalità di lavoro in cui l'aggiunta di un sensore o di una telecamera in prossimità dell' utensile usata come retroazione al sistema di controllo, permette di ottenere un' alta precisione nel posizionamento  anche in situazioni di sistemi non stabili (es. tubi sospesi). La tecnologia, rivisitata nei materiali e nelle dimensioni ma non nel concetto, si presta poi anche ad applicazioni molto complesse, come la chirurgia o l'intervento in ambienti ostili (fognature, installazioni sottomarine, sminamento...) questo soprattutto per le capacità del controller LUVA: grande accuratezza, numero assi elevato, velocità, carico computazionale minimo, capacità; di lavorare in real-time, che lo rende ideale per lavorare su soluzioni con cinematiche parallele sfruttando così scalabilità, potenza e duttilità delle attuali workstation.