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Università di Cassino Referente
Sede prof. Marco Ceccarelli
ceccarelli@unicas.it |
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1 |
Titolo: |
Soluzione di problemi relativi al calcolo dello spazio
di lavoro di Robot e sue applicazioni |
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Parole chiave |
Robotica,
Cinematica Computazionale, Spazio
di Lavoro |
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Partecipanti: |
Marco
Ceccarelli, Erika Ottaviano, Chiara Lanni |
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Obiettivo della ricerca |
L’obiettivo
del progetto è consistito nel risolvere i seguenti problemi strettamente
legati alla valutazione dello spazio di lavoro: 1) Calcolo dell’esatto rango di
movimento dell’elemento terminale di un robot, qualsiasi sia la sua
tipologia, lungo una determinata direzione. A tal fine saranno utilizzati metodi di
suddivisione/intervalli. 2) Ottenimento di una descrizione
algebrica della frontiera dello spazio di lavoro mediante una tecnica di convoluzione di superfici. A tal scopo si esprimerà lo spazio delle
configurazioni di ciascun link rispetto al
precedente come una superficie di tipo NURBS. 3) Dimensionamento di un meccanismo per
ottenere uno spazio di lavoro predeterminato, risolvendo un problema di
sintesi ottima. Validazione sperimentale dei risultati
ottenuti nella risoluzione dei tre punti precedenti utilizzando il sistema CaTraSys (Cassino Tracking System), progettato e realizzato presso il
Laboratorio di Robotica e Meccatronica dell’Università di Cassino. |
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Risultati |
Ottaviano E., Ceccarelli M., Sbardella F.,
Thomas F., "Experimental Determination of Kinematic
Parameters and Workspace of Human Arms", 11th International Workshop on
Robotics in Alpe-Adria-Danube Region RAAD2002, Balatonfured, 2002, Proceedings, pp.271-276. Thomas F., Ottaviano E., Ros L., Ceccarelli M., “Uncertainity
Model and Singularities of 3-2-1 Wire-Based Tracking System ”, Advances in
Robot Kinematics, Kluwer, Dordrecht,
2002, pp.107-116. Tesi
di Laurea: Ottimizzazione e validazione
sperimentale del sistema di misura CaTraSys
(Cassino Tracking System) Candidato: Sbardella Fabiola,
maggio 2002, Università di Cassino |
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Finanziamento ottenuto |
€
3.500 |
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Istituzione finanziatrice |
CNR |
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Anno del finanziamento |
2001-2002 |
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Tipo della ricerca |
nuova,
sperimentale, progettuale |
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Sede della ricerca |
Cassino
(Italia) e Barcellona (Spagna) |
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2 |
Titolo: |
Progettazione
integrate di strutture robotiche e manipolazioni industriali |
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Parole chiave |
Meccanica
dei Robot, Cinematica, Dinamica, Sperimentazione, Progettazione |
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Partecipanti: |
Marco
Ceccarelli, Giorgio Figliolini,
Erika Ottaviano, Chiara Lanni, Giuseppe Carbone |
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Obiettivo della ricerca |
Nella
ricerca, che si propone come continuazione di attività
svolte sin dal 1995, si esamineranno soluzioni progettuali, con studi di
fattibilità, simulazioni, modelli analitici e numerici, realizzazioni di
prototipi, per strutture automatiche, robotiche e meccatroniche che debbano
prevedere operazioni di manipolazione e lavorazioni anche non convenzionali.
Lo studio vuole affrontare gli aspetti innovativi insiti nello sviluppo di
migliorate e nuove strutture automatiche, robotiche e meccatroniche, relative
anche a nuove procedure di manipolazione. A tal fine, sono esaminate le
proprietà di strutture automatiche e robotiche per manipolazioni industriali
e non convenzionali con lo scopo di identificare aspetti che possano concorrere a formulazioni di progettazioni
integrate. In particolare, la ricerca si articolerà anche in formulazioni e
valutazioni di modelli ed in analisi e verifiche sperimentali di laboratorio
per lo studio delle variazioni nei processi manipolativi a seguito dell’uso di automazioni
e robotizzazioni investigate e delle procedure di progettazione proposte.
Peraltro, si pensa saranno indispensabili esperienze e verifiche sperimentali
dei modelli che si formuleranno, facendo ricorso alle attrezzature già
disponibili e a quelle che sono richieste per lo svolgimento della ricerca.
La ricerca si articolerà come prosecuzione di attività
svolte ed in corso di svolgimento in fasi di progressiva integrazione
procedendo a formulazioni implementabili per simulazioni al calcolatore e per
la definizione di procedure di progettazione integrata e sviluppando idonee
metodologie di sperimentazione e validazione dei
prototipi già realizzati e/o in fase di miglioramento. I risultati teorici e
progettuali verranno elaborati in studi di
fattibilità per lo sviluppo dei quali si ricorrerà anche alla determinazione
e costruzione di prototipi o di apparati sperimentali specifici. Verranno, pertanto, analizzati i vari aspetti meccanici
delle soluzioni automatiche e robotizzate ideate e progettate al fine di
meglio chiarire i risultati ottenibili con le procedure di progettazione e
produzione formulate e investigate in questa ricerca. |
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Risultati |
Saramago S.F.P., Lanni C., Ottaviano E., Ceccarelli M., “An Experimental Validation of an Optimum
Path Planning of Robots with Grasping Force Constraints”, 7-th PanAmerican Congress of Applied Mechanics PACAM2002, Temuco, 2002,
Vol.9, pp.4456-448. Ceccarelli M., Fino
P.M.D., Jimenez J.M,
"Dynamic Performance of CAPAMAN by Numerical Siumulations", Mechanism and Machine Theory, 2002,
Vol.37, n.3, pp.241-246. Figliolini G., Ceccarelli M., “A novel articulated mechanism mimicking
the motion of index fingers”, International Journal Robotica,
2002, Vol.20, pp13-22. Ottaviano E., Ceccarelli
M., “Optimal Design of CAPAMAN (Cassino Parallel
Manipulator) with Prescribed Orientation Workspace”, International Journal Robotica, 2002 , Vol.20,
pp.159-166. Ceccarelli M., Carbone
G., “A Stiffness Analysis of CaPaMan (Cassino Parallel Manipulator)”, Mechanism and Machine
Theory, 2002, Vol.37 , n.5 , pp.427-439. Carbone G., Wolf A., Ceccarelli M., Shoham M.,
"Application of Serial-Parallel Robot Architectures for Surgery Tasks: A
Study of Feasibility" ISACAS02 5-th Israeli Symposium on Computer-Aided
Surgery, Medical Robotics, and Medical Imaging, Tel-Aviv, May 2002. Ceccarelli M., "An
optimum design of parallel manipulators formulation and experimental
validation", Proceedings of 1-st Int.
Colloquium "Collaborative Research Centre 562", Braunschweig,
2002, invited lecture, pp. 47-63. Ceccarelli M., Cigola M., Ottaviano E., Gallozzi A., Carbone G., Pelliccio A.,
"A study of Feasibility of Using Robots in Architecture Analysis and
Survey of a Historical Pavement", 11th International Workshop on
Robotics in Alpe-Adria-Danube Region RAAD2002, Balatonfured, 2002, Proceedings, pp.113-118.
Ottaviano E., Ceccarelli M., Sbardella F., Thomas F., "Experimental Determination
of Kinematic Parameters and Workspace of Human
Arms", 11th International Workshop on Robotics in Alpe-Adria-Danube
Region RAAD2002, Balatonfured, 2002, Proceedings,
pp.271-276.
Thomas F., Ottaviano E., Ros L., Ceccarelli M., “Uncertainity
Model and Singularities of 3-2-1 Wire-Based Tracking System ”, Advances in
Robot Kinematics, Kluwer, Dordrecht,
2002, pp.107-116. Carbone G., Marini G., Ceccarelli M.,
"Experimental Validation and Tests of Operation Characteristics of a
Parallel-Serial Manipulator", 14th CISM-IFToMM
Symposium on Theory and Practice of Robots and Manipulators Ro.Man.Sy.'2002, Ceccarelli M., Ottaviano
E., “A Workspace Evaluation of Eclipse Robot”, International Journal Robotica, 2002, Vol.20, pp.299-313. Ottaviano E., Ceccarelli
M., Toti M., Penisi H.O., Carbone G., Ceccarelli M.,
“Optimum Design and Testing of Mechanisms for Two-Finger Grippers”, Int.
Symposium on Multybody Systems and Mechatronics MUSME2002, Mexico City, 2002 CD
Proceedings,, paper n. M03. Ottaviano E., Carbone G., Ceccarelli M.,
“Workspace Analyisis and Performances of a Binary
Actuated Parallel Manipulator with Flexural Joints", Int. Symposium on Multybody Systems and Mechatronics
MUSME2002, Mexico City, 2002, CD Proceedings, paper n. M10. Saramago S.F.P., Ceccarelli M., “Effect of Numerical Parameters on a Path
Planning of Robots Taking into account Actuating Energy ”, Int. Symposium on Multybody Systems and Mechatronics
MUSME2002, Mexico City, 2002, CD Proceedings, paper n. M14. Carbone G., Teolis M., Ceccarelli M.,
“Experimental validation and tests of CaHyMan’s
operation”, Int. Symposium on Multybody Systems and
Mechatronics MUSME2002, Mexico City, 2002, CD
Proceedings, paper n. M15 . Figliolini G., Angeles J.,
“Geometric modeling of elliptical gears generated by shaper cutters”, CD
Proceedings of the 27th ASME Biennial Mechanisms and Robotics
Conference (DETC’02), Figliolini G., Angeles J.,
“Synthesis of conjugate Figliolini G., Ceccarelli M., “Numerical simulation of the absolute gait
of EP-WAR2 biped robot”, 5th International Conference on Climbing
and Walking Robots (CLAWAR2002), Parigi (Francia), 2002, pp.725-732. Lanni C, Saramago S.F.P., Ceccarelli M.,
”Optimal Design of 3R Manipulators by Using Classical Techniques and
Simulated Annealing”, Journal of the Brazilian Soc. Mechanical Sciences,
2002, Vol.XXIV, pp. 294-302. Saramago S., Ottaviano E., Ceccarelli M., “A
Characterization of the Workspace Boundary of Three-Revolute Manipulators”,
Proceedings of DETC’02 ASME 2002 Design Engineering Technical Conferences and
Computers and Information in Engineering Conference, Montreal, 2002 , paper
DETC2002/MECH-34342. Carbone G., Civitillo R., Ceccarelli M., “Design and test of an articulated
mechanism for 1 dof anthropomorphic finger",
Proceedings of DETC’02 ASME 2002 Design Engineering Technical Conferences and
Computers and Information in Engineering Conference, Montreal, 2002 , paper DETC2002/MECH-34300. Ottaviano E., Ceccarelli M., “Optimum Design of
Parallel Manipulators for Workspace and Singularity Performances”, Proceedings of the Workshop on Fundamental
Issues and Future Research Directions for Parallel Mechanisms and
Manipulators, Quebec City, 2002, pp.98-105. Ceccarelli
M., Ottaviano E., Carbone G., Progettazione ed esperienze di laboratorio di
un manipolatore parallelo per varie applicazioni”, 1a Conferenza
Nazionale Sistemi Autonomi Intelligenti e Robotica Avanzata, ENEA Frascati,
ottobre 2002. Lanni C., Ceccarelli M., Figliolini G.,
“An Analytical Design for Three Circular-Arc Cams”, Mechanism and Machine
Theory, 2002, Vol. 37, N.9, pp. 915-924. Ceccarelli M., Ottaviano E., Carbone G., “A Study of Feasibility for a Novel Parallel-Serial
Manipulator”, Ceccarelli M., “Designing
Two-Revolute Manipulators for Prescribed Feasible Workspace Regions”, ASME
Journal of Mechanical Design, 2002, Vol.124, pp.427-434. |
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Finanziamento ottenuto |
€
10.500 |
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Istituzione finanziatrice |
Università
di Cassino |
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Anno del finanziamento |
2001-2002 |
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Tipo della ricerca |
prosecuzione, sperimentale, progettuale |
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Sede della ricerca |
Cassino |
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3 |
Titolo: |
Validazione numerica e
sperimentale di caratteristiche di manipolatori paralleli per applicazioni in
campo medicale |
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Parole chiave |
Robotica,
Manipolatori paralleli, Robotica sperimentale, Simulazione, Progettazione |
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Partecipanti: |
Marco
Ceccarelli (Cassino, Resp.
Ric.), Rosario Sinatra (Catania),
Erika Ottaviano, Chiara Lanni, Giuseppe Carbone
(Cassino) |
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Obiettivo della ricerca |
La
ricerca è stata svolta finalizzata alla definizione e sperimentazione di una
soluzione prototipale di sistema robotico per applicazioni medicali composto da un braccio industriale a catena
cinematica seriale e da una struttura a catena cinematica parallela come end-effector porta utensile medico/chirurgico. La
ricerca è stata svolta iniziando con studi di fattibilità per analizzare
caratteristiche fondamentali di sistemi robotici ad
architettura parallela ed ibrida seriale-parallela
o parallela-seriale, quali spazio di lavoro, configurazioni singolari,
rigidezza, ed in un secondo tempo anche caratteristiche dinamiche di
movimentazione. Conseguentemente è stata definita e progettata la struttura
di CaHyMan (Cassino Hybrid
Manipulator), la cui realizzazione prototipale è stata utilizzata per validare
algoritmi numerici e soprattutto svolgere esperienze che hanno permesso di
individuare la ultima soluzione prototipale
studiata in questa ricerca costituita dal robot industriale PUMA 562 e dal
prototipo CaPaMan2 (Cassino Parallel Manipulator). Tale soluzione prototipale
è stata utilizzata per definire una sua agevole gestione e programmazione per
svolgere attività sperimentale con il fine di caratterizzare e comprovare la
fattibilità e l'operatività della soluzione ibrida proposta. Parallalelamente all'attività sperimentale è stata svolta attività
per la definizione di idonei modelli cinematici e dinamici per la formulazione di procedure ed
algoritmi di analisi delle caratteristiche e del funzionamento dei prototipi
paralleli utilizzati ed infine della soluzione ibrida proposta. In
particolare si sono studiati e simulati numericamente lo spazio di lavoro, le
configurazioni singolari, la rigidezza, e la dinamica
del prototipo ibrido paralello-seriale CaHyMan con il fine di prevedere idonee applicazioni quasi-statiche in campo medicale. Inoltre, sono stati
svolti test sperimentali con monitorizzazione di
caratteristiche e dati che hanno permesso di validare
gli algoritmi di simulazione sviluppati. Specifica attenzione è stata
dedicata al comportamento dinamico che è stato simulato tramite apposito codice elaborato in ambiente ADAMS. La rigidezza
del sistema parallelo e poi di quello ibrido sono stati modellati tenendo
presente le caratteristiche progettuali e costruttive dei prototipi
realizzati. Una accurata analisi numerica ha
permesso anche di evidenziare i parametri progettuali più significativi.
Alcune esperienze di laboratorio hanno permesso di caratterizzare la risposta
dei prototipi dando i valori degli spostamenti di cedevolezza in funzione di alcune situazioni quasi-statiche
che possono simulare applicazioni
medicali/chirurgiche. Successivamente, tale studio
sperimentale è stato esteso utilizzando la ultima soluzione prototipale con robot PUMA562 e manipolatore CaPaMan2. In
particolare, nella fase finale della ricerca con tale prototipo do robot
ibrido seriale-parallelo è stata simulata
l'operatività in operazioni di perforazione chirurgica utilizzando un piccolo
trapano e vari tipi di materiale, monitorando le sollecitazioni sia sulla
flangia del polso del robot PUMA562 che sulla base di
serraggio dei provini trapananti. In tali
esperienze, che saranno ripetute ed approfondite nel prosieguo
della ricerca, si sono ottenuti soddisfacenti risultati in termini di agevole gestione del sistema
in programmazione ed efficienza operativa, in termini di caratteristiche
meccaniche monitorate (forze, coppie, spostamenti di cedevolezza), ed in
termini di stabilità e precisione di esecuzione delle operazioni quasi-statiche |
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Risultati |
·
Prototipo di
robot ibrido parallelo-seriale CaHyMan
(Cassino Hybrid Manipulator); ·
Prototipo di
robot ibrido seriale parallelo con PUMA562 e CaPaMan2 ·
Pubblicazioni
che documentano l'attività svolta ed i risultati ottenuti: Ceccarelli M., Ottaviano
E., “An Analytical Design for CaPaMan with
Prescribed Position and Orientation”, 2000 ASME Biennial Mechanisms and
Robotics Conference, Baltimore, 2000, paper DETC2000/MECH-14099. Ceccarelli M., Avila Carrasco C., Ottaviano E., “Error Analysis and Experimental Tests of
CATRASYS (Cassino Tracking System)”, 2000 IEEE Int.
Conference on Industrial Electronis, Control and
Instrumentation, Nagoya, 2000, paper SPC11-SP2-4. Ceccarelli M., Ottaviano E., Toti M.
"Experimental Determination of Robot Workspace by means of CATRASYS (Cassino Tracking System)", 13th CISM-IFToMM Symposium on Theory and Practice of Robots and
Manipulators Ro.Man.Sy.'2000, Springer-Verlag, Wien, 2000, pp.85-92. Ottaviano E., Gosselin C. M., Ceccarelli M.,
“Singularity Analysis of CaPaMan:
A Three-Degree of Freedom Spatial Parallel Manipulator”, IEEE
International Conference on Robotics and Automation ICRA2001, Carbone G., Ceccarelli M., Teolis
M., “A Numerical Evaluation of the
Stiffness of CaHyMan (Cassino
Hybrid Manipulator)”, 2nd Workshop on Computational Kinematics KC2001,
Ottaviano E., Ceccarelli
M., ”Optimal Design of CaPaMan
(Cassino Parallel Manipulator) With Prescribed
Position and Orientation Workspace”, 9th International Conference on Control
and Automation MED 2001, Ottaviano E., Gosselin C.M., Ceccarelli M.,
“Singularity Analysis of CaPaMan: A Three
Degree-of-Freedom Spatial Parallel Manipulator”, Extended Abstract, EUROMECH
427 – Computational Techniques and Applications in Nonlinear Dynamics of
Structures and Multibody Systems, Cachhan, 2001. Sinatra R. , Pappalardo N., Ceccarelli M.,
”Dynamic Analysis of a New Robotic System for Surgical Application”, V Congresso Iberoamericano di Ingegneria Meccanica, Merida,
2001, CD Proceedings, pp.689-695. Ottaviano E., “Design
Considerations on Parallel Manipulators”, 10th International
Workshop on Robotics in Alpe-Adria-Danube Region
RAAD 2001, Tesi di laurea: Teolis Marco, “Progettazione e validazione
sperimentale di un robot ibrido”, Tesi di Laurea, Università di Cassino,
Cassino, 2000. Marini Giancarlo, “Validazione Sperimentale di un Prototipo di Robot
Ibrido”, Tesi di Laurea, Università di Cassino, Cassino, 2001. Pappalardo Niccolò, “Progetto di un Manipolatore ad
Architettura Ibrida per Applicazioni Chirurgiche”, Tesi di Laurea, Università
di Catania, Catania, 2001. Tedi
di dottorato di ricerca: Ottaviano E., "Progettazione ottimizzata di manipolatori
paralleli", Tesi di Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale,
Università di Cassino, Novembre 2001 |
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Finanziamento ottenuto |
€
43.000 |
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Istituzione finanziatrice |
MIUR,
programma PRIN |
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Anno del finanziamento |
1999-2001,
prolungata a 2001-2003 |
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Tipo della ricerca |
nuova,
sperimentale, progettuale |
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Sede della ricerca |
Cassino
e Catania |
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4 |
Titolo: |
Progettazione integrate di strutture
robotiche e manipolazioni industriali finanziato con fondi
dell’Università di Cassino |
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Parole chiave |
ROBOTICA,
CINEMATICA COMPUTAZIONALE, SPAZIO DI LAVORO |
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Partecipanti: |
Marco
Ceccarelli, Erika Ottaviano, Chiara Lanni |
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|
Obiettivo della ricerca |
Nella
ricerca, che si propone come continuazione di attività
svolte sin dal 1995, si esamineranno soluzioni progettuali, con studi di
fattibilità, simulazioni, modelli analitici e numerici, realizzazioni di
prototipi, per strutture automatiche, robotiche e meccatroniche che debbano
prevedere operazioni di manipolazione e lavorazioni anche non convenzionali.
Lo studio vuole affrontare gli aspetti innovativi insiti nello sviluppo di
migliorate e nuove strutture automatiche, robotiche e meccatroniche, relative
anche a nuove procedure di manipolazione. A tal fine, verranno esaminate le proprietà di strutture
automatiche e robotiche per manipolazioni industriali e non convenzionali con
lo scopo di identificare aspetti che possano concorrere a formulazioni di
progettazioni integrate. In particolare, la ricerca si articolerà anche in
formulazioni e valutazioni di modelli ed in analisi e verifiche sperimentali
di laboratorio per lo studio delle variazioni nei processi manipolativi a seguito dell’uso di automazioni
e robotizzazioni investigate e delle procedure di progettazione proposte.
Peraltro, si pensa saranno indispensabili esperienze e verifiche sperimentali
dei modelli che si formuleranno, facendo ricorso alle attrezzature già
disponibili e a quelle che sono richieste per lo svolgimento della ricerca.
La ricerca si articolerà come prosecuzione di attività
svolte ed in corso di svolgimento in fasi di progressiva integrazione
procedendo a formulazioni implementabili per simulazioni al calcolatore e per
la definizione di procedure di progettazione integrata e sviluppando idonee
metodologie di sperimentazione e validazione dei
prototipi già realizzati e/o in fase di miglioramento. I risultati teorici e
progettuali verranno elaborati in studi di
fattibilità per lo sviluppo dei quali si ricorrerà anche alla determinazione
e costruzione di prototipi o di apparati sperimentali specifici. Verranno, pertanto, analizzati i vari aspetti meccanici
delle soluzioni automatiche e robotizzate ideate e progettate al fine di
meglio chiarire i risultati ottenibili con le procedure di progettazione e
produzione formulate e investigate in questa ricerca. L’obiettivo
del progetto è consistito nel risolvere i seguenti problemi strettamente
legati alla valutazione dello spazio di lavoro: 4) Calcolo dell’esatto rango di
movimento dell’elemento terminale di un robot, qualsiasi sia la sua
tipologia, lungo una determinata direzione. A tal fine saranno utilizzati metodi di
suddivisione/intervalli. 5) Ottenimento di una descrizione
algebrica della frontiera dello spazio di lavoro mediante una tecnica di convoluzione di superfici. A tal scopo si esprimerà lo spazio delle
configurazioni di ciascun link rispetto al
precedente come una superficie di tipo NURBS. 6) Dimensionamento di un meccanismo
per ottenere uno spazio di lavoro predeterminato, risolvendo un problema di
sintesi ottima. Validazione sperimentale
dei risultati ottenuti nella risoluzione dei tre punti precedenti utilizzando
il sistema CaTraSys (Cassino Tracking System), progettato e realizzato
presso il Laboratorio di Robotica e Meccatronica dell’Università di Cassino.
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|
Risultati |
Le
attività scientifiche del progetto sono state svolte non solo nei periodi
delle visite effettuate ma anche con continui contatti, soprattutto via
e-mail, al fine di conseguire risultati ed esperienze in 1.
formulazioni per simulazioni, caratterizzazioni ed algoritmi
progettuali di manipolatori paralleli a filo per la misura di posizione ed
orientazione di corpi , con specifico riferimento al sistema CaTraSys (Cassino Tracking
System) sviluppato dal gruppo di Cassino. 2.
Attività
sperimentali di validazione, caratterizzazione ed
applicazione ottimizzata del prototipo di CaTraSys
disponibile presso il LARM, laboratorio
di Robotica e Meccatronica di Cassino. I
risultati di maggior rilievo sono stati documentati in pubblicazioni riportate
nel seguito di questa relazione e nelle relazioni allegate alla relazione
finale del progetto. Ottaviano E., Ceccarelli M., Sbardella F.,
Thomas F., "Experimental Determination of Kinematic
Parameters and Workspace of Human Arms", 11th International Workshop on
Robotics in Alpe-Adria-Danube Region RAAD2002, Balatonfured, 2002, Proceedings, pp.271-276. Thomas F., Ottaviano E., Ros L., Ceccarelli M., “Uncertainity
Model and Singularities of 3-2-1 Wire-Based Tracking System ”, Advances in
Robot Kinematics, Kluwer, Dordrecht,
2002, pp.107-116. Tesi
di Laurea: Ottimizzazione e validazione
sperimentale del sistema di misura CaTraSys
(Cassino Tracking System) Candidato: Sbardella Fabiola,
maggio 2002, università di Cassino |
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Finanziamento ottenuto |
€
3.500 |
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Istituzione finanziatrice |
CNR
(Italia) – CSIC (Spagna) |
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Anno del finanziamento |
2001-2002 |
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Tipo della ricerca |
nuova,
sperimentale, progettuale |
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Sede della ricerca |
Cassino |
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5 |
Titolo: |
Sistemi pneumatici innovativi per una raccolta
pulita ed efficiente di prodotti agricoli Titolo della ricerca svolto dall’Unità di Ricerca: Studio della sensorizzazione
e del controllo di mani di presa con tecniche PWM |
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Parole chiave |
Organi
di presa, mani articolate, attuazione pneumatica. Elettropneumatica,
meccatronica, modulazione in PWM, sensorizzazione,
controllo forza |
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Partecipanti: |
Giorgio
Figliolini, Chiara Lanni,
Erika Ottaviano |
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Obiettivo della ricerca |
La
presente ricerca è finalizzata alla sensorizzazione
e controllo forza di mani di presa ad azionamento pneumatico per la raccolta
automatica di prodotti ortofrutticoli. In particolare, l'Unità di Ricerca di
Cassino si sta occupando di progettare e testare sperimentalmente presso il
LARM (Laboratorio di Robotica e Meccatronica) di Cassino alcuni dispositivi elettropneumatici innovativi per l'azionamento ed il
controllo forza di mani articolate, durante la presa e la manipolazione di
prodotti ortofrutticoli. Particolare
attenzione è stata rivolta alla modellazione, simulazione e sperimentazione
di una valvola digitale a due vie modulata in PWM (Pulse-Width-Modulation). Sono state analizzate le
prestazioni statiche e dinamiche della valvola in relazione
al progetto meccatronico. Infatti, i tempi
di ritardo in apertura e chiusura, gli effetti delle pressioni di monte e di
valle, in relazione alla capacità di flusso della
valvola, sono fondamentali per una buona regolazione e controllo mediante
segnali modulati. Tale soluzione presenta diversi vantaggi dovuti al basso
costo, peso e ingombro, semplicità costruttiva ed agevole controllo. Contemporaneamente
allo studio di sistemi di controllo forza mediante valvole digitali modulate
in PWM, un banco prova destinato alla determinazione delle prestazioni
statiche e dinamiche di una valvola proporzionale in pressione è stato realizzato presso il LARM. Tale banco ha
consentito l’identificazione sperimentale dei parametri fisici per una
valvola proporzionale in pressione da utilizzare per il controllo forza
di mani di presa ad azionamento pneumatico. Tali parametri sono stati
implementati in un modello meccatronico non-lineare
al fine di simulare il comportamento della valvola in diverse condizioni
operative. Le
valvole digitali modulate in PWM rappresentano una valida alternativa
rispetto alle valvole proporzionali in pressione. Pertanto sono in corso di
sperimentazione alcune soluzioni progettuali al fine di confrontare i
risultati ottenuti e valutare quella ottimale per la
specifica applicazione destinata alla raccolta automatica di prodotti
ortofrutticoli mediante mani articolate ad azionamento pneumatico |
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Risultati |
Ottaviano E., Figliolini
G., Lanni C., Ceccarelli
M., Herrera D., Simon A., “Validazioni
sperimentali di un controllo della forza di presa in gripper
a due dita“, CD Proceedings of the XV Congresso
AIMETA di Meccanica Teorica e Applicata (AIMETA'01),
Taormina, 2001, SP-ME-44. Figliolini
G., Ceccarelli M., “A novel articulated mechanism
mimicking the motion of index fingers”, International Journal of Robotica, 2002, Vol.20, pp.13-22. Figliolini G., Sorli M., “Experimental investigation of a pneumatic
digital solenoid valve”, Fourth International Symposium on Fluid Power,
Transmission and Control (ISFP’03), Sorli M., Figliolini G., Pastorelli S., “Mechatronic model and simulation of a pneumatic digital
solenoid valve”, Fourth International Symposium on Fluid Power, Transmission
and Control (ISFP’03), Figliolini G., Penisi O.H., “Experimental analysis of the static and
dynamic performances of a two-finger gripper”, Eleventh IFToMM
World Congress in Mechanism and Machine Science, Tesi: Marco
Caravella: Modellazione ed analisi sperimentale di una valvola proporzionale
in pressione Pierluigi
Rea: Analisi sperimentale di una valvola digitale modulata in PWM. Mirco
Principe: Progettazione di una mano articolata ad azionamento pneumatico. Alessandro
Di Muccio: Analisi e modellazione di componenti elettropneumatici |
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Finanziamento ottenuto |
€
55.261 |
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Istituzione finanziatrice |
MURST (Euro 38.734) e Ateneo di Cassino
(Euro 16.527) |
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Anno del finanziamento |
2001 |
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Tipo della ricerca |
teorica
e sperimentale |
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Sede della ricerca |
Dip. di Meccanica, Strutture, Ambiente e Territorio
dell’Università di Cassino |
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Università
di Catania Referente
Sede prof. Francesco Pertone petrone@unicat.it |
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1 |
Titolo: |
|
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Parole chiave |
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|
Partecipanti: |
|
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|
Obiettivo della ricerca |
|
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|
Risultati |
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|
|
Finanziamento ottenuto |
€ |
|
|
Istituzione finanziatrice |
|
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Anno del finanziamento |
|
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Tipo della ricerca |
|
|
|
Sede della ricerca |
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