Multi-Robot Motion Planner per il trasporto collaborativo di materiale flessibile

Questa tesi, sviluppata in collaborazione con l'azienda IT+Robotics Srl, si focalizza su un algoritmo di motion planning per la generazione della traiettoria tra due robot impiegati nel trasporto di fibre di carbonio, una delle fasi più complesse nella loro produzione. Il lavoro si inserisce nel progetto europeo Drapebot, di cui IT+Robotics è il partner incaricato di sviluppare una soluzione di task e motion planning. L'obiettivo di Drapebot è dimostrare una possibile cooperazione uomo-macchina nel processo di drappeggio, attraverso il trasporto assistito di materiale flessibile. In particolare, questa tesi si concentra su uno dei tre casi studio di Drapebot: la collaborazione tra due robot industriali KUKA su guida lineare, per il trasporto autonomo delle fibre di carbonio. Il progetto mira a validare, in simulazione, un algoritmo di motion planning alternativo a quello sviluppato da IT+Robotics. Come stabilito dall'azienda, la movimentazione dei robot su guida lineare è sincronizzata con il movimento dei robot stessi, per ottimizzare e ridurre il tempo di spostamento. Poichè l'ambiente considerato prevede la collaborazione di due robot, ciascuno con 7 assi (6 assi più 1 asse di guida lineare), è necessario un algoritmo di motion planning che gestisca non sono le collisioni con gli ostacoli presenti nell'ambiente circostante, ma anche quelle tra i robot stessi. Inoltre, deve mantenere una distanza adeguata tra i due end-effector dei manipolatori per evitare di danneggiare la fibra di carbonio. A partire da un'approfondita analisi dello stato dell'arte, è stato selezionato un algoritmo di motion planning basato sul PRM (Probabilistic Roadmap), il quale in origine era progettato per un ambiente Linux e con l'utilizzo di ROS (Robot Operating System). Questo algoritmo è stato modificato per essere utilizzato su Visual Studio ed è stato integrato con le librerie di IT+Robotics e con il loro visualizzatore grafico. In particolare, sono state rimosse tutte le dipendenze da ROS nel codice e sostituite alcune librerie e funzioni con le corrispettive utilizzate da IT+Robotics. Infine il programma è stato validato in simulazione, fornendo una strategia alternativa al metodo master-slave attualmente utilizzato dall'azienda. I risultati ottenuti dimostrano che tale algoritmo è in grado di gestire il movimento e la coordinazione di due o più manipolatori, considerando anche il vincolo della catena chiusa, per il trasporto di un oggetto specifico.