Progettazione e realizzazione dello slave di un sistema di teleoperazione dotato di meccanismo di mitigazione impatti

In questo lavoro è stato progettato e realizzato uno slave monodimensionale di un sistema di teleoperazione. Lo slave è composto da una slitta, che si sorregge e scorre per mezzo di un pattino attraverso una guida d’alluminio opportunamente fissata. Il tutto è movimento da un sistema di azionamento composto da motore DC e una vite a ricircolo di sfere. Nella slitta è stato montato il meccanismo di mitigazione degli impatti, ovvero lo strumento che interagisce con l’ambiente. Nel momento in cui lo strumento impatta un ostacolo, esso ha la capacità di disaccoppiarsi meccanicamente rispetto alla slitta, scostandosi linearmente, andando così a ridurre la quantità di moto trasferita all’oggetto. Nell’impatto la forza che il meccanismo esercita sull’ambiente è stata modellizzata approssimativamente tramite la lettura dello scostamento, in quanto tra le due grandezze esiste una relazione di dipendenza. La modellizzazione della forza viene quindi usata come feedback da restituire all’operatore. In particolare, sono state presentate due modellizzazioni, una che segue l’andamento teorico della forza esercitata dal meccanismo sull’ostacolo e una che segue un andamento fittizio della forza. Quest’ultima è stata creata per avere durante la teleoperazione un'interazione con l’ambiente più stabile, un feedback alla mano più graduale che permette sensazioni migliori, perdendo però qualcosa in termini di trasparenza. Lo slave è stato quindi integrato con il master, ovvero un joystick 1D capace di muovere la slitta e restituire il feedback di forza dell’operatore. Il tutto è stato connesso all’alimentazione e al sistema di controllo. Le strategie di controllo implementate sono il Position Control (PC), il Rate Control (RC) e il Rate to Force Control (RTFC). Le strategie di controllo sono state testate con le due modellizzazioni del feedback e per le strategie che lo permettono (PC e RC), anche senza il feedback. Sono state eseguite prove sperimentali per valutare i vantaggi che un meccanismo di mitigazione può fornire durante operazioni di teleoperazione rispetto a un sistema rigido, analizzare i vantaggi che un feedback di forza può dare e infine per confrontare le diverse strategie di controllo.