Panoramica sulla Componentistica e Configurazione di Pelle Robotica Multimodale

The aim of this text is to offer the reader an exhaustive overview on the components and configuration that are at the core of the realization process for a multimodal robot skin, that is to say a modular electronic skin equipped with multiple types of sensors, designed to be used by a multitude of robots. The text opens with a brief introduction regarding the usefulness of a multimodal robot skin in the scientific-technological field. Follows a description of the individual artificial cells, the modules that make up the skin, which defines the specifications for the used electrical components, including the sensors of various types mounted on each cell (paying particular attention to the realization of an innovative capacitive pressure sensor). It is then illustrated how the aforementioned cells are able to form a communications network distributed in various skin patches thanks to their connection ports, by using software routines and added external hardware. The script goes on to explain the automatic configuration and localization procedures of the cells which, by using the accelerometers and LEDs of the cells themselves, allow the 3D reconstruction of the skin patches applied on a robot, to then join said reconstructions in a homogeneous representation, useful to locate the cells. After that comes a depiction of the (accelerometer based) techniques through which the skin can autonomously acquire both kinematic-dynamic parameters and structural data regarding the robotic limbs on which it is mounted, furthermore proving the usefulness of such information through methods for the estimation of accurate kinematic models. Finally, the solution to the problem of mounting the skin on the robots is shown, by also taking into account the necessary cable management.

Lo scopo di questo elaborato è quello di offrire al lettore una panoramica esaustiva sulla componentistica e configurazione che stanno alla base della realizzazione di una pelle robotica multimodale, ovvero una pelle elettronica modulare dotata di multipli tipi di sensori, progettata per essere utilizzata da una moltitudine di robot. L'elaborato inizia con una breve introduzione riguardo l'utilità di una pelle robotica multimodale nell'ambito scientifico-tecnologico. Segue immediatamente la descrizione delle singole cellule artificiali, ovvero dei moduli che uniti formano la pelle, dove vengono definite le specifiche della componentistica elettronica utilizzata, tra cui i sensori di vario genere montati su ogni cellula (prestando particolare attenzione alla realizzazione di un innovativo sensore di pressione capacitivo). Viene poi illustrato come le cellule appena descritte formino una rete di comunicazione distribuita in diversi pezzi di pelle grazie alle loro porte di connessione, tramite l'uso di meccanismi software e di hardware esterno aggiuntivo. Si prosegue con la spiegazione delle procedure di configurazione e localizzazione automatica delle cellule che, utilizzando gli accelerometri ed i LED delle cellule stesse, permettono di ricostruire in 3D le forme dei pezzi di pelle applicati ad un robot, per poi unire tali ricostruzioni in una rappresentazione omogenea utile ad individuare le cellule. Vengono quindi delineate le tecniche (basate sugli accelerometri) tramite le quali la pelle può acquisire autonomamente sia parametri di tipo cinematico-dinamico che dati strutturali riguardanti gli arti robotici su cui è montata, dimostrando inoltre l'utilità di tali informazioni tramite metodi per la stima di modelli cinematici accurati. Infine si mostra la soluzione al problema del montaggio della pelle sulle superfici dei robot per cui è appositamente progettata, interessandosi anche al cablaggio necessario.