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Sviluppo e validazione sperimentale di una tecnica di controllo adattativa di un robot mobile per l'inseguimento di cammini

Informazioni tesi

  Autore: Giovanni D'attis
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2001-02
  Università: Università degli Studi di Lecce
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Informatica
  Relatore: Maria Letizia Corradini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 152

I compiti principali che un robot deve eseguire per potersi muovere in ambienti non strutturati sono di:
- conoscere la propria posizione (Navigazione);
- eseguire le opportune manovre richieste per raggiungere il traguardo desiderato, compatibilmente con la propria cinematica (Guida);
- controllare il movimento degli assi (Controllo).
Nell’ambito del problema “Guida”, si è avviato questo lavoro con il fine di ottimizzare le prestazioni di una legge di controllo, per inseguimento di cammini, nota in letteratura (Canudas de Wit et al., 1993), al fine di minimizzare gli spazi di manovra del robot mobile e quindi di convergere sulla curva di riferimento più rapidamente.
Per raggiungere questo obiettivo la legge di controllo citata, relativamente al caso di cammino rettilineo, è stata estesa con un algoritmo per la scelta adattativa dei guadagni.
La globale stabilità del sistema in ciclo chiuso della nuova legge è stata garantita utilizzando risultati, relativi ai sistemi ibridi, presenti in letteratura (Branicky, 1998).
Il sistema di controllo così progettato è stato implementato e validato inizialmente mediante simulazioni al calcolatore.
Con il fine di effettuare anche una validazione sperimentale, si è messo a punto la piattaforma mobile in dotazione al DII della Facoltà di Ingegneria di Lecce.
La preparazione di tale piattaforma ha comportato l’installazione, la configurazione e l’integrazione di varie schede di acquisizione e di comando (National Instruments) e la realizzazione di un software per la gestione e il controllo del robot stesso (Utilizzo di Labview).
Numerose sono state le simulazioni e le prove sperimentali eseguite, e i risultati ottenuti hanno pienamente confermato la validità dell’approccio seguito.

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2 INTRODUZIONE Stato dell’arte La robotica è stata recentemente definita come la scienza che studia la connessione intelligente tra percezione e azione. La capacità di agire sull’ambiente è offerta da un sistema meccanico dotato in generale di organi di locomozione per muoversi nell’ambiente e di organi di manipolazione per intervenire sugli oggetti presenti nello stesso. La realizzazione di un tale sistema si rapporta ad un contesto scientifico che riguarda la progettazione di sistemi meccanici articolati, la scelta dei materiali, l’individuazione degli organi di attuazione che assicurano mobilità alla struttura. La capacità di percezione è affidata ad un sistema sensoriale che sia in grado di acquisire informazioni sullo stato interno del sistema meccanico (sensori propriocettivi) e sullo stato esterno dell’ambiente (sensori esterocettivi) (Borestein et al., 1996 [1]). La realizzazione di un tale sistema riguarda contesti scientifici che trattano la scienza dei materiali, il condizionamento dei segnali, la loro elaborazione e l’estrazione delle informazioni ad essi associati. La capacità di connettere azione e percezione è affidata ad un sistema di governo che sia in grado di comandare l’esecuzione dell’azione nel rispetto dei vincoli imposti dal sistema meccanico e dall’ambiente. La realizzazione di un tale sistema rientra in un contesto scientifico che riguarda l’ambiente di programmazione, l’architettura del sistema di elaborazione, il controllo del moto. E’ pertanto evidente il carattere interdisciplinare della robotica che si articola nelle aree culturali della meccanica, dell’elettronica, dell’informatica e dell’automatica. Quanto espresso in precedenza evidenzia la complessità, sia concettuale che tecnologica, che condiziona lo sviluppo, di robot dotati di forti caratteristiche di autonomia necessarie per l’esecuzione di missioni in ambienti non strutturati o scarsamente strutturati, ovvero ambienti le cui caratteristiche geometriche o fisiche non siano completamente note a priori. Un robot, secondo l’accezione corrente, .è un servitore meccanico, cioè una macchina che serve a coadiuvare o a sostituire l’uomo nel lavoro. L’utilizzo di robot è diventato indispensabile in numerose applicazioni: catene di montaggio,

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automazione
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