Generazione di traiettorie con passaggio per via-point di un robot sottoattuato differentially flat

La presente tesi di laurea magistrale propone come oggetto di studio la generazione e la conseguente validazione sperimentale di traiettorie per una particolare classe di robot chiamati "sottoattuati”, i quali sono caratterizzati da un numero di attuatori minore rispetto al numero di gradi di libertà del sistema. Il robot studiato è planare ed è stato progettato in modo tale da rispettare alcune condizioni di distribuzione di massa tale per cui risulta essere differentially flat, quindi totalmente controllabile in anello aperto. Lo studio di tali traiettorie ha come obiettivo principale quello di ottenere il passaggio dell’end-effector del robot per determinati punti del piano, o via-point. Inizialmente si andrà a studiare a livello teorico il modello dinamico dei robot e in particolare quello relativo ad un robot sottoattuato a 2 gradi di libertà (gdl), che sarà oggetto approfondito di analisi, per poi passare alla generazione e simulazione, tramite MATLAB e SIMULINK, delle traiettorie imposte al robot in modo da ottenere il passaggio di quest’ultimo attraverso uno o più via-point; inoltre, in un primo momento il sistema meccanico verrà considerato come ideale mentre in un secondo momento verrà introdotto il coefficiente di smorzamento nel giunto passivo, per rendere il sistema più conforme alla realtà. In seguito a questo studio preliminare si procederà con la realizzazione dell’apparato sperimentale. Si andrà, quindi, a progettare e stampare in 3D il prototipo del robot a 2 gdl e a pianificare il sistema di controllo del motore in retroazione tramite un controllo PID attuato con l’utilizzo di una scheda di controllo Teensy 4.1. I dati sperimentali saranno acquisiti tramite un encoder ottico ed una telecamera industriale e post-processati in MATLAB per ottenere la traiettoria dell’end-effector (in questo caso il punto estremo del secondo link). Così facendo, si potrà effettuare un confronto tra le traiettorie sperimentali e quelle simulate per validare l’approccio proposto.