Sviluppo di un sistema di controllo basato sulla definizione di barriere virtuali di sicurezza ottimizzate per l'interazione uomo-robot in ambiente industriale

Con l'avvento dell'Industria 4.0 ਠsempre pi๠facile imbattersi in situazioni in cui robot ed operatore condividono lo spazio di lavoro ed il robot diventa un assistente per il lavoratore che puಠquindi sfruttare queste nuove tecnologie per facilitare il lavoro e migliorare le performance, rendendo tutto pi๠efficiente. Questo perಠporta alla nascita di problemi relativi alla sicurezza dell'operatore che si trova a dover lavorare a stretto contatto con il robot. Con la diffusione dell'Industria 4.0 ਠstato introdotto il concetto di Human-Robot Interaction (HRI), cioਠl'interazione e la conseguente collaborazione tra uomo e robot per eseguire un determinato task. Se finora i robot erano rinchiusi in celle o delimitati da barriere di sicurezza, ora, invece, uomo e robot sono nello stesso spazio di lavoro e quindi devono essere sviluppati nuovi modi per garantire la safety dell'operatore senza queste barriere fisiche. Conseguenza di questo cambiamento di paradigma ਠstata la nascita dei Robot Collaborativi (CoBot) i quali possono interagire con il mondo esterno attraverso sensori interni mentre eseguono il proprio task, garantendo cosଠle condizioni minime di sicurezza. Oltre ai CoBot ਠanche possibile utilizzare robot industriali a patto che questi vengano affiancati da sistemi esterni che permettano una HRI sicura. E' possibile per esempio posizionare sensori (quali telecamere 3D e laser scanner) nell'ambiente condiviso per arrestare il robot ed evitare collisioni con l'operatore quando quest'ultimo si avvicina eccessivamente al robot o entra in una certa regione. In questa tesi si propone di creare un ambiente condiviso uomo-robot che garantisca la sicurezza dell'operatore, considerando un classico scenario industriale: il robot deve eseguire un task prestabilito, mentre l'operatore lavora nelle sue vicinanze per collaborare allo stesso task o per eseguire un altro compito. L'idea di base ਠquella di creare un sistema che ricalcoli online la traiettoria considerando istante per istante la posizione dell'operatore. Questo ਠreso possibile grazie all'utilizzo di telecamere RGB-D che monitorano i movimenti dell'operatore in real-time. L'obiettivo ਠquello di mantenere l'efficienza data dall'utilizzo del robot e garantire allo stesso tempo la sicurezza, imponendo al robot una minima deviazione dalla traiettoria originale per evitare la collisione, fermando il robot quando questa ਠinevitabile. La parte sperimentale ਠstata suddivisa in due fasi: nella prima fase di test ਠstato utilizzato il simulatore V-REP per verificare la fattibilità  e il funzionamento del sistema di controllo, mentre nella seconda ਠstato validato il sistema nella sua interezza, unendo la parte di visione a quella di controllo. Per i test finali ਠstato utilizzato il robot UR5 della Universal Robot e per il tracking dell'operatore sono stati scelti due Asus Xtion (telecamere RGB-D). Gli esperimenti hanno dimostrato che questa teoria ਠvalida e puಠessere utilizzata come base per la creazione di sistemi di safety pi๠complessi.