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Laboratorio di Meccatronica e Robotica Industriale

Descrizione

Il laboratorio di Meccatronica e Robotica Industriale è dedicato prevalentemente alla progettazione ed alla sperimentazione di macchine automatiche e robot; in esso vengono sviluppati i concetti di nuove macchine, che sono spesso portati fino al livello di prototipi da laboratorio, oppure sistemi meccanici industriali vengono utilizzati per lo sviluppo di applicazioni automatizzate avanzate o non convenzionali. Recentemente sono stati affrontati anche progetti di biomeccanica.

Attività di ricerca

L’attività di ricerca svolta nel laboratorio di Meccatronica e Robotica Industriale ha portato negli anni alla progettazione e realizzazione in forma prototipale di vari robot di ricerca o per applicazioni industriali. Fra questi si citano I.Ca.Ro., robot a 3 assi a cinematica parallela caratterizzato da moti di pura traslazione, e Sphe.I.Ro., robot a 3 assi a cinematica parallela caratterizzato da moti di pura rotazione. Sono state concepite varie macchine a 3 assi modulari e riconfigurabili in modo tale da poter generare, alternativamente, moti di traslazione oppure di rotazione. Inoltre, è stata realizzata una mini-piattaforma di orientamento, caratterizzata da due gradi di libertà di rotazione, utilizzata per l’assemblaggio di componenti miniaturizzati. Nel campo della robotica avanzata sono stati realizzati, in cooperazione con ricercatori del DII, prototipi di robot sottomarini a propulsione biomorfa.
Tra le applicazioni a processi industriali, si citano le ricerche sviluppate sull’utilizzo di robot paralleli per la formatura incrementale o per la saldatura ad attrito. Inoltre è stato sviluppato l’asservimento di un sistema di visione ad un robot a 3 assi finalizzato alla realizzazione di un controllo visuale nello spazio operativo, oltre a ricerche su controllori ad impedenza e basati su reti neurali o sulle derivate frazionarie.

Attrezzature

Azionamenti e motori

  • 2 motori lineari ad induzione della Phase Motion Control (con convertitore brushless digitale) capaci di erogare una spinta massima di 184 N alla velocità di 6 m/s, con una accelerazione massima di 14,3 g.
  • 3 motori brushless della Parvex dotati di resolver, pilotabili in velocità e coppia da convertitori Eurotherm. Coppia nominale di 2 Nm e velocità massima di 2300 giri/min (@230 V).
  • 2 micromotori Faulhaber in corrente continua (velocità di 13000 rpm e coppia di 0.7 mNm) con riduttore zero backlash (rapporto di riduzione 279:1).

Controllori e sistemi di acquisizione

  • scheda di controllo DSpace DS1103 con microprocessore da 1 GHz, 4 canali ADC e DAC da 16 bit a ±10V (+4 multiplexati) e resolver con risoluzione di posizione a 24 bit (encoder simulato) a 7 canali analogici di cui 6 da 1,65 MHz e 1 da 600 kHz
  • scheda FPGA della National Instruments su architettura PXI 
  • sistema di acquisizione e processamento immagini: Compact Vision System CVS-1456 della National Instruments e varie video camere CCD della Basler ad elevata frequenza di acquisizione (fino a 500 fps)

Altro harware

  • Kit per analisi modale PCB Piezotronics, comprendente accelerometro triassiale, martello strumentato, amplificatore e condizionatore di segnale
  • Stampante 3D FORM2 della Formlabs ad elevata risoluzione per la prototipazione rapida di componenti e meccanismi.

Strumentazione Software

  • Adams della MSC: suite software per la simulazione dei sistemi dinamici a corpi rigidi o deformabili.
  • Matlab/Simulink della Mathworks: software di calcolo per lo sviluppo di modelli e processamento di dati. Il toolbox “Realtime Workshop” consente la prototipazione rapida dei sistemi di controllo.
  • Labview della National Instruments: consente l’acquisizione di segnali e la realizzazione di controllori real time.
  • Ansys (Ansys Inc.): software per la modellazione e l’analisi strutturale di componenti attraverso il metodo degli elementi finiti.
     
Responsabile
Personale
    

Telefono:
+39 071 220 4977

Stanza:
Q145_138