Gli organi di presa robotici sono la parte terminale della catena cinematica di un robot industriale, ovvero l’effettivo collegamento tra robot e l’oggetto da manipolare. Nel caso delle pinze, i principali tipi di azionamento sono pneumatici o elettrici.
Le pinze pneumatiche sono le più diffuse, poiché hanno costi contenuti, forniscono una buona forza di presa e il controllo risulta più semplice rispetto agli azionamenti elettrici. Di contro non permettono di modulare in modo flessibile forza o posizione delle dita di presa. Le pinze elettriche, grazie all’attuatore elettrico che muove le dita, permettono un controllo molto preciso, a discapito del costo e della forza di presa.
Obiettivo del progetto di ricerca, svolto da Camozzi in collaborazione con l’IIT di Genova, è stato quello di sviluppare un sistema di presa che coniugasse i vantaggi di entrambe le tecnologie, con l’utilizzo di pneumatica proporzionale.
La pinza sviluppata, proposta anche nel corso della 33.BI-MU, integra delle valvole miniaturizzate che sono pilotate da un controllo incluso nel corpo, oltre a essere completa di sensori in grado di raccogliere informazioni sul componente preso e sull’ambiente circostante, per poi elaborarle e mettere in atto reazioni adeguate in base alla situazione.
La pinza è in grado di eseguire così controllo in forza in anello aperto, in anello chiuso (sulle celle di carico integrate), di posizione delle dita (tramite un encoder integrato), di peso del pezzo (per mezzo delle celle di carico), di “object detection” (utilizzando i sensori a tempo di volo).
La pinza può inoltre svolgere alcune funzioni di sicurezza, come rilevare oggetti in avvicinamento – e pilotare il robot per comportarsi di conseguenza – e verificare se il pezzo sta scivolando (grazie alla pelle sensibile sulle dita) per eventualmente segnalarlo o stringerlo più forte.
Questa pinza intelligente può essere programmata tramite WiFi o NFC, ed è predisposta per interfacciarsi con i principali protocolli di comunicazione seriale. Alcune funzioni possono essere impostate in modo custom, ad esempio programmando i sensori a tempo di volo per eseguire funzioni specifiche (ad esempio: mettere il robot in modalità free drive).
Tra i vantaggi che le tecnologie e le funzionalità introdotte assicurano figurano l’aumento della produttività dei processi e la riduzione degli scarti, con la possibilità di rendere in tempo mascherato attività come la misura e il peso del pezzo che, altrimenti, avrebbero dovuto essere eseguite in una stazione dedicata; non soli, attraverso la manutenzione predittiva, eseguita sui componenti interni, è possibile limitare i fermi macchina.
Anche l’incremento della sicurezza dell’operatore e degli impianti, la flessibilità e la riusabilità, con la possibilità di riprogrammare la pinza e utilizzarla in applicazioni diverse sono ulteriori plus.
In particolare, alcune funzioni realizzabili sono: controllo di forza in anello aperto e controllo proporzionale della pressione in ingresso; controllo di forza in anello chiuso e integrazione nel controllo ad anello aperto di estensimetri (celle di carico) posizionate direttamente sulle dita, con risoluzione da 0,5 a 1,75 N.
Disponibili anche: il controllo di posizione e delle dimensioni, grazie all’utilizzo di un encoder assoluto; la funzione peso del pezzo tramite l’uso di estensimetri; la funzione “object detection” tramite sensori di visione/prossimità (TOF); la funzione rilevamento oggetti in avvicinamento, grazie alla presenza dei sensori di visione/prossimità disposti sui lati della pinza, capaci di rilevare oggetti in avvicinamento (15 cm).
È previsto anche il rilevamento del centro di contatto nella presa del pezzo, grazie a una pelle sensibile posizionata sulle dita che consente di rilevare il centro di contatto e quindi anche di capire se intervengono eventuali movimenti/scivolamenti del pezzo durante la fase di movimento del robot.
La funzione antiscivolamento può essere eseguita anche attraverso l’utilizzo dei sensori di visione utilizzati per l’“object detection” o attraverso le celle di carico (estensimetri).
Interessante la presenza di comandi a pulsante programmabili: la presenza dei sensori TOF permette, a fronte di una programmazione flessibile, di utilizzarli come dei tasti che, in funzione della combinazione TOF attivata, possono gestire funzioni pinza (apertura/chiusura griffa, per esempio) o comunicare al robot di eseguire delle funzioni (attivare la funzionalità free drive, ad esempio).