Analisi ed applicazione di sensoristica anticollisione robot
Creators: name: Rusconi, Riccardo
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2024
Subjects: sensor
robot

description: Il progetto ha come obiettivo l’analisi delle caratteristiche di un sistema di sensori denominato “Proximity skin”, sviluppato del laboratorio ARM, per poterne poi definire il posizionamento più adeguato nei robot collaborativi, facendo in particolare riferimento al caso di Zenko, un robot antropomorfo collaborativo sviluppato nello stesso laboratorio. Il lavoro si è articolato principalmente in due fasi. Nella prima fase, sono stati condotti dei test di caratterizzazione del sensore, analizzandone le prestazioni in termini di accuratezza, ripetibilità, linearità, isteresi e interferenze da altri dispositivi. I risultati ottenuti indicano che il sensore offre un'elevata precisione a brevi distanze, ad eccezione della presenza di un offset di circa 51mm, mentre, all’aumentare della stessa, l’affidabilità del dispositivo diminuisce sensibilmente, testimoniata da un incremento significativo della non linearità e da una riduzione importante dell'accuratezza. Nonostante ciò, la ripetibilità delle misurazioni è rimasta eccellente su tutto il range operativo, aprendo la possibilità ad una futura calibrazione del sensore. Nella seconda fase del progetto, è stato studiato il posizionamento ottimale dei sensori sul robot collaborativo Zenko. A tale scopo, è stata effettuata una classificazione delle diverse zone del robot in base al rischio di contatto con l’operatore, suddividendo le aree in categorie di rischio basso, moderato, elevato e indipendente dai movimenti del robot. Sulla base di questa classificazione, sono state definite le linee guida per il posizionamento dei sensori su tutti i robot collaborativi, garantendo così una copertura efficace delle aree critiche e assicurando che l’intero ambiente di lavoro del robot sia monitorato in modo continuo e sicuro. Sono state inoltre proposte delle strategie di utilizzo che permettono di ottimizzare ulteriormente l'efficienza del sistema di sicurezza e ridurre i tempi di risposta per la determinazione di potenziali collisioni. La combinazione di queste due fasi ha permesso di sviluppare una panoramica completa per l’integrazione del sistema di sensori “Proximity skin” nei robot collaborativi. Questo processo ha ulteriormente evidenziato, attraverso la definizione delle distanze di sicurezza, le esigenze di una calibrazione per garantire la massima efficacia del sistema, offrendo un potenziale significativo per migliorare la sicurezza operativa. ____ The aim of the project is to analyze the characteristics of a sensor system called "Proximity Skin", developed by the ARM laboratory, in order to define its optimal positioning in collaborative robots, taking particular care to the case of Zenko, an anthropomorphic collaborative robot developed in the same laboratory. The work was divided into two main phases. In the first phase, sensor’s characterization tests were conducted, analyzing its performances in terms of accuracy, repeatability, linearity, hysteresis, and interference from other devices. The results reveal that the sensor offers high precision at short distances, with the exception of an offset of about 51 mm. However, measuring long distances the device's reliability decreases significantly, marked by a significant increase in non-linearity and a substantial reduction in accuracy. Despite these problems, the repeatability of the measurements remained excellent across the entire operating range, opening the possibility for a future sensor calibration. In the second phase of the project the optimal positioning of sensors on the Zenko collaborative robot was studied. For this purpose, a classification of the different areas of the robot was conducted based on the risk of contact with the operator, categorizing the areas into low, moderate, high, and movementindependent risk levels. Based on this classification, were established guidelines for the placement of sensors on all collaborative robots, granting effective coverage of critical areas and continuous safe monitoring of the robot's entire working environment. Additionally, usage strategies were proposed to further optimize the efficiency of the safety system and reduce response times in detecting potential collisions. The combination of these two phases has enabled the development of a comprehensive overview for the integration of the "Proximity Skin" sensor system into collaborative robots. This process has further highlighted, through the definition of safety distances, the need for a calibration to ensure the system's maximum effectiveness, offering significant potential for improving operational safety