Ottimizzazione della posizione dell'asse esterno per la generazione della traiettoria di un robot industriale

This thesis addresses the challenge of optimizing the position of an external linear axis in trajectory generation for industrial robots. Systems equipped with an additional external axis, such as a linear track, often face inefficiencies due to suboptimal positioning during task execution. The goal of this research is to develop a systematic methodology for quantifying the optimal configuration of the external axis and to implement this method within a trajectory optimization framework for six-axis manipulators. The research begins by establishing a mathematical model to evaluate the relationship between the external axis position, system kinematics, and task requirements. An optimization algorithm is then proposed to determine the ideal external axis configuration for a given task, ensuring the manipulator operates in its most efficient configuration. Building on this, a second method is developed to optimize the entire trajectory, integrating external axis positioning within the motion planning process. This dual-layer optimization ensures that both the external axis and the internal joints contribute to a smooth and efficient trajectory. The methods are validated through simulations and experiments on an industrial robotic system, demonstrating significant improvements in task execution efficiency. This research provides a practical tool for industries seeking to enhance the performance of robotic systems with external axes, paving the way for more agile and cost-effective automation solutions.

Questa tesi affronta la sfida di ottimizzare la posizione di un asse lineare esterno nella generazione di traiettorie per robot industriali, I sistemi dotati di un asse esterno aggiuntivo, come un binario lineare, spesso presentano inefficienze dovute a un posizionamento subottimale durante l'esecuzione dei compiti. L'obiettivo di questa ricerca è sviluppare una metodologia sistematica per quantificare la configurazione ottimale dell'asse esterno e implementare questo metodo all'interno di un framework di ottimizzazione delle traiettorie per manipolatori a sei assi. La ricerca inizia con la creazione di un modello matematico per valutare la relazione tra la posizione dell'asse esterno, la cinematica del sistema e i requisiti del compito. Successivamente, viene proposto un algoritmo di ottimizzazione per determinare la configurazione ideale dell'asse esterno per un determinato compito, garantendo che il manipolatore operi nella configurazione più efficiente. Successivamente, viene sviluppato un secondo metodo per ottimizzare l'intera traiettoria, integrando il posizionamento dell'asse esterno nel processo di pianificazione del movimento. Questa ottimizzazione a doppio livello garantisce che sia l'asse esterno che le giunzioni interne contribuiscano a una traiettoria fluida ed efficiente. I metodi sono stati validati attraverso simulazioni ed esperimenti su un sistema robotico industriale, dimostrando miglioramenti significativi nell'efficienza dell'esecuzione dei compiti. Questa ricerca fornisce uno strumento pratico per le industrie che cercano di migliorare le prestazioni dei sistemi robotici con assi esterni, aprendo la strada a soluzioni di automazione più agili ed economiche.