La robotica collaborativa, una delle tecnologie abilitanti di Industria 4.0, permette la coesistenza sicura ed efficiente tra utenti e robot ed è tra le richieste più pressanti e diffuse nelle applicazioni della robotica industriale e di servizio. La condivisione dello spazio di lavoro e l'eventuale collaborazione fisica nello svolgimento di determinati compiti rendono essenziale garantire la sicurezza dell'operatore umano e del robot stesso. In questo progetto si intende proseguire lo sviluppo delle attività di ricerca sui metodi di pianificazione e controllo per i robot collaborativi, in particolare per la gestione delle interazioni fisiche intenzionali e occasionali con l'ambiente circostante, con riferimento sia a robot umanoidi sia a manipolatori robotici. Si prevedono contributi originali sulle strategie deliberative e reattive per evitare ostacoli dinamici, sulle tecniche di monitoraggio dell'area circostante il robot e di coordinamento visuale uomo-robot, sulle metodologie per il rilevamento di collisioni e la stima sensorless delle forze di contatto anche multiple, sull'identificazione delle forze interne dovute all'interazione e sul loro controllo, sugli algoritmi robusti per la locomozione bipede con compiti simultanei di manipolazione. Le tecniche sviluppate saranno implementate e verificate sui sistemi robotici disponibili nel Laboratorio di Robotica del DIAG: due robot umanoidi Aldebaran NAO e i due manipolatori KUKA LWR a 7 gradi di libertà (gdl) e Universal Robots UR10 a 6 gdl.
La ricerca si propone di sviluppare ulteriormente ed estendere alcuni dei risultati metodologici ottenuti nell¿ambito dei due progetti europei H2020 di cui i membri dell'unità di ricerca hanno fatto parte e che si sono appena conclusi (dicembre 2018). Si tratta rispettivamente di COMANOID (RIA H2020-ICT-2014-1, 645097 - Multi-Contact Collaborative Humanoids in Aircraft Manufacturing), sull'impiego di robot umanoidi come ausilio di operatori in ambienti complessi di assemblaggio aereonautiche) e di SYMPLEXITY (IA H2020-FoF-2014, 637080 - Symbiotic Human-Robot Solutions for Complex Surface Finishing Operations), sui processi di finitura di superfici metalliche ottenuti in modalità collaborativa uomo-robot.
Gli aspetti più innovativi della ricerca proposta sono i seguenti:
- Stima e controllo delle forze scambiate robot-ambiente in presenza di contatti multipli (T1).
- Realizzazione di uno schema di controllo di impedenza generalizzato al punto di contatto stimato negli umanoidi (T1).
- Coordinamento visuale tra robot e utente mediante sensori a bordo, con monitoraggio reciproco e uso integrato della ridondanza per la 'obstacle avoidance' (T2).
- Pianificazione TCMP con l'inclusione di vincoli di sicurezza e l'integrazione anche di un meccanismo per la camminata robusta (T3).
- Uso della tecnica MPC per problemi di loco-manipolazione congiunta e vincolata in robot umanoidi (T4).