Studio ed ottimizzazione di sistemi di automazione flessibile

Al giorno d'oggi il mercato è caratterizzato da prodotti sempre più vari e con cicli di vita sempre più brevi. Per adattarsi a questo contesto e per restare competitive a livello internazionale, molte aziende stanno adottando dei sistemi di assemblaggio flessibili (FAS). Tali sistemi devono garantire anche un'elevata produttività ed un basso costo unitario diretto, il che richiede lo sviluppo di nuove tecnologie per i moderni sistemi di assemblaggio. Oltre alla flessibilità di prodotto, ossia la possibilità di poter gestire diversi componenti con la stessa automazione, vi è una forte esigenza in ambito industriale di disporre di strumenti hardware e software al fine di poter aumentare la flessibilità di layout di una cella robotizzata, ovvero la caratteristica di poter riconfigurare l'ambiente di lavoro in tempi rapidi. Infatti, ad ogni modifica della planimetria di una cella di lavoro, ad esempio per la sostituzione di un componente con ingombri differenti, l'integrazione di ulteriori moduli o sottosistemi, è necessario compiere determinate operazioni come la ridefinizione dei punti di via del manipolare, la ridefinizione del ciclo di lavoro e la ricalibrazione della sensoristica utilizzata. Inoltre, è necessario porre molta attenzione al problema delle collisioni del robot, data la presenza di eventuali nuovi ostacoli. Tutte queste operazioni richiedono personale specializzato, tempo, con un conseguente fermo della produzione. In questa tesi di dottorato, focalizzata nella flessibilità di layout, sono state studiate ed implementate alcune soluzioni per rendere più rapide ed intuitive, senza la necessità di ricorrere a personale altamente specializzato, le operazioni di aggiornamento della configurazione di una cella robotizzata. Le soluzioni sviluppate riguardano procedure rapide per la calibrazione di telecamere industriali, strumenti per l'acquisizione tridimensionale dell'ambiente di lavoro e l'importazione dello stesso in un ambiente CAD commerciale. Un simulatore robotico permette la navigazione off-line di un manipolatore nella geometria acquisita, la memorizzazione off-line delle traiettorie robot e dei punti di via, oltre che alla gestione dei dati nel ciclo di lavoro in tempo reale all'interno dell'ambiente CAD. A fronte di alcuni studi condotti nel laboratorio Rehabilitation And RObotics (ROAR) presso la Columbia University in the city of New York, NY, USA, sotto la supervisione del Prof. S. K. Agrawal si descrive un dispositivo di scarpa strumentata in grado di fornire un feedback audio-tattile e misurare parametri spazio-temporali della camminata, che potrebbero essere utilizzati per stimare la posizione di un operatore all'interno di una cella robotica a fini di sicurezza. Infine, per la movimentazione rapida ed intuitiva di robot industriali si presenta la progettazione e realizzazione di un dispositivo impugnabile, basato su sensoristica inerziale MEMS.