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Applicazione di un metodo innovativo per la valutazione delle proprietà cinematiche di un robot

Nota: consiglio la consultazione della sezione "Altri documenti".

Oggetto della tesi: definizione di un ambiente software interattivo per la valutazione e la visualizzazione del volume di lavoro di un robot, e per il calcolo del condizionamento del robot nei punti interni al volume di lavoro.
In particolare, poiché la raccolta dati tramite campionamenti nello spazio, ed il successivo processo di visualizzazione, risultano essere computazionalmente onerosi, il software doveva rispondere ad elevate caratteristiche di performance.
Internamente al software, è stato realizzato un algoritmo per la scansione gerarchica dello spazio secondo una struttura ad albero ottale, meglio nota come octree.
A partire dai dati raccolti è stata visualizzata sulla scena tridimensionale, tramite algoritmo Marching Cubes, l’isosuperficie associata a valori soglia del condizionamento, così come impostati dall’utente.

Un’analisi dello spazio di tipo gerarchico permette una risoluzione accurata nelle sole regioni di interesse; il metodo dell’albero ottale presenta una complessità computazionale inferiore rispetto al metodo più tradizionale della scansione mediante griglia tridimensionale regolare; prove pratiche hanno mostrato significativi vantaggi in termini di tempo di elaborazione.


Il software contiene inoltre un’algoritmo in grado di calcolare il profilo della superficie trovata e salvarlo in formato dxf, importabile in ambienti CAD.
Il linguaggio di programmazione utilizzato è il C++, facendo uso delle potenzialità offerte dalla programmazione ad oggetti; la libreria grafica utilizzata è OpenGL.
(La presentazione corredata di illustrazioni e contenente un'esposizione sintetica degli algoritmi utilizzati, è disponibile liberamente nella sezione "Altri documenti" - Free Download)

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Introduzione Per robot si intende genericamente una macchina automatica, in grado di compiere un lavoro specifico, in funzione del quale e` programmata. A livello industriale i robot trovano applicazione in campi in cui siano richieste: ele- vata velocita` d’esecuzione, precisione, ripetitivita` dell’operazione. La scelta di una tipologia di robot e` per lo piu` dettata dall’applicazione. Stabili- ta la tipologia, al progettista rimane l’onere di definire le dimensioni geometriche ottimali. In particolare e` necessaria la conoscenza del volume di lavoro del robot: insieme di punti dello spazio raggiungibili dall’end effector, elemento terminale della macchina ed attuatore. Inoltre non tutti i punti appartenenti al volume di lavoro sono raggiungibili dall’end effector con la stessa efficacia. La presenza di giochi nei giunti, o di piccoli errori nelle rotazioni impresse ai motori che li governano, si ripercuote diversamente in funzione della configurazione del robot. La cinematica e` lo studio del movimento dei corpi, indipendentemente dalle cause che lo producono o lo influenzano. La trasformazione cinematica inversa e` l’applicazione che in funzione di posizione ed orientazione dell’end effector nello spazio, da` le rotazioni e traslazioni da imprimere ai giunti. Ci si e` proposti la definizione di un ambiente software interattivo che permetta lo studio delle regioni di interesse, avendo come parametro di riferimento per la pre- cisione raggiungibile in un punto dello spazio, il numero di condizionamento della matrice jacobiana che linearizza la trasformazione cinematica inversa nel punto. Definite le grandezze geometriche di un robot, il software e` in grado di valutarne rapidamente il volume di lavoro. Impostato un valore del numero di condizionamen- 5

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Informazioni tesi

  Autore: Michele Artoni
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2003-04
  Università: Università degli Studi di Parma
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Meccanica
  Relatore: Alessandro Tasora
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 140
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Parole chiave

3d
albero ottale
c++
cinematica
condizionamento
marching cubes
meccanica
octree
opengl
programmazione ad oggetti
robot
robotica

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