La mano SDH-2 unisce i vantaggi della pinza per robot utilizzata industrialmente con quelli della mano umana.
Chi non ricorda le discussioni scatenatesi all’epoca dell’introduzione delle fotocamere digitali. Oggi tutte le preoccupazioni, le riserve e le paure sembrano scomparse: con noncuranza e in modo naturale queste meraviglie di ingegneria digitale sono ora utilizzate anche da bambini piccoli o anziani tecnicamente meno esperti. Uno sviluppo simile, affermano gli esperti di robotica, è quello che sta interessando ora il campo della robotica di servizio. Ecco un esempio in cui si rende necessaria una cooperazione di diverse tecnologie: misurazione laser e sistemi di elaborazione di immagini forniscono una percezione dell’ambiente senza alcun tipo di contatto. Sensori angolari, di coppia e pressione, rilevano forze, momenti e pressioni, consentendo in tal modo al robot di muoversi autonomamente e di svolgere compiti di manipolazione che richiedono forza particolare.
di Federica Conti
Per automatizzare procedure di verifica, operazioni di assemblaggio o attività domestiche, sono necessari sistemi di presa flessibili. Innovativi bracci robotici e mani di presa spianano la strada ai robot per l’ingresso nel mondo degli umani. Al contrario della robotica industriale, che agisce in campi delimitati e chiaramente circoscritti, la robotica di servizio ha libero raggio d’azione e può essere di sostegno alle persone con compiti diversi. Poiché le soluzioni della robotica di servizio vengono solitamente impiegate in modo libero e dinamico, i componenti devono essere leggeri, poco ingombranti e caratterizzati da un basso consumo energetico. Ai sistemi di presa utilizzati vengono indirizzate notevoli richieste: i moduli devono essere abbinati tra loro attraverso un’integrazione meccatronica, in modo tale da dar vita ad un piano coerente nel suo complesso. L’ideale è poter collegare tra loro moduli con interfacce meccaniche ed elettriche simili in una disposizione differente, così da poter realizzare una varietà di spazi di lavoro individuali, di geometrie e cinematismi, senza maggiorazione di costi.
Pioniere in questo campo è il leader di competenze nel campo della tecnica di serraggio e dei sistemi di presa SCHUNK (www.schunk.com). Nel suo programma modulare per i sistemi di presa meccatronici sono già presenti numerose pinze e componenti di manipolazione che rispondono a questi requisiti. Possono essere utilizzati in applicazioni industriali, di misura e test, o in sistemi di assistenza, che sostengono le persone nella vita quotidiana.
I sensori tattili consentono un’impugnatura sensibile ed affidabile.
MODULARITÀ: FATTORE DI SUCCESSO
La mano di presa modulare, guidata da motore elettrico, SDH-2 di SCHUNK è un chiaro esempio di ciò che è già possibile oggi. È la prima mano di presa industriale al mondo con dita tattili. Il modulo versatile ha sette gradi di libertà indipendenti ed è in grado di afferrare e posizionare gli oggetti più diversi senza tempi di scambio. Con i suoi 24 V in corrente continua, è ideale per le applicazioni mobili nella robotica di servizio.
Durante lo sviluppo, i vantaggi della pinza per robot utilizzata industrialmente sono stati combinati con i vantaggi della mano umana. La mano SDH-2 dispone di tre dita tattili identiche. La mano può essere accoppiata dinamicamente al polso e due dita possono ruotare di 90° in modo contrapposto. In questo modo, la mano di presa controlla, tra le altre, le varie tipologie di presa: “Tre griffe”, “Centrica”, “Due griffe”, “Parallela” e “Cilindrica”, così come molte altre varianti. I moduli congiunti possono generare coppie fino a 2,1 Nm per il modulo di articolazione prossimale e, rispettivamente, di 1,4 Nm per quello distale, che è vicino ai valori della mano umana.
Le tre dita di presa intelligenti consentono le più svariate varianti di presa.
SENSIBILITÀ TATTILE
Sei sensori tattili di spazio registrano le forze di contatto sulle superfici di presa. Grazie a questi sensori la mano è in grado di identificare gli oggetti più diversi e di maneggiare componenti in modo sicuro e delicato. In questo modo, la mano dispone di una presa reattiva, poiché i sensori sono in grado di riconoscere se un oggetto è stato afferrato in modo corretto o se è necessario correggere la presa. Inoltre, è in grado di movimentare gli oggetti più diversi e di portarli nella posizione finale desiderata. L’intelligenza del modulo di presa risiede nel “polso”: la strategia di controllo necessaria per le diverse esigenze di presa può essere caricata come modulo di programma decentrato nella memoria della mano elettronica. Anche dal punto di vista meccanico, la mano di presa presenta un certo numero di caratteristiche speciali: ad esempio, le giunture e le articolazioni sono sigillate sia in modo statico che dinamico e perciò protette da polvere e umidità. Al fine di garantire un elevato livello di sicurezza passiva, la pinza è priva di spigoli o bordi taglienti. Passanti speciali all’interno delle dita sigillate proteggono tutti i cablaggi. Velocità e forza di presa possono essere programmate in modo specifico secondo le proprie esigenze, in modo tale da evitare pericoli nelle operazioni di presa. In caso di ostacoli, le unità interne riconoscono nell’arco di un millisecondo un aumento di potenza e la mano reagisce di conseguenza.
BRACCIO MANOVRABILE
Secondo i parametri di presa della robotica di servizio anche i sistemi madre, come il braccio di presa, devono poter soddisfare i requisiti specifici della cooperazione uomo/macchina. Con il braccio Powerball Lightweight Arm LWA 4P, SCHUNK ha reso standard un valido strumento di aiuto per applicazioni fisse e mobili, consentendo movimenti più agili. Gli elementi chiave del Powerball Lightweight Arm sono i tre “Moduli Powerball”, che combinano insieme i movimenti dei due assi. L’elettronica di controllo è integrata nell’unità. Posizione, velocità e coppia sono regolati in modo flessibile. Poiché le linee di alimentazione per pinze e applicazioni sono all’interno, non sono presenti cavi esterni. Grazie all’intelligenza integrata, le interfacce di comunicazione universali, la tecnologia wireless per il trasferimento dei dati e l’alimentazione del braccio possono essere integrati in modo rapido e semplice nei sistemi di controllo esistenti. Il sistema di controllo dispone anche di un CoDeSys-SPS completo, che consente di effettuare operazioni complesse anche senza accesso diretto al sistema e, in caso di necessità, di controllare completamente il sistema periferico. Il braccio Powerball Lightweight Arm può essere controllato o programmato tramite un dispositivo portatile con display touch.
L’alimentazione a 24 V c.c. consente applicazioni mobili o in luoghi differenti. La costruzione leggera e i motori torque di ultima generazione portano la “fame di energia” del braccio ad una media di 80 W. Con un peso proprio di 12 kg, il braccio LWA 4P è in grado di gestire carichi dinamici fino a 6 kg. Il design intelligente esclude il pericolo di fratture o tagli durante il movimento ed è quindi ideale per l’impiego in contesti in cui è prevista la presenza di persone. Per soddisfare le particolari esigenze di spazi di lavoro uomo/macchina senza barriere, il sistema di controllo può essere dotato di uno speciale limitatore di potenza, che delimita la potenza massima per l’intero processo. In base all’analisi dell’applicazione e dei rischi è possibile integrare sistemi di sicurezza semplici e poco costosi, che consentono al braccio Powerball Lightweight Arm e all’uomo di condividere lo stesso spazio di lavoro.
Il braccio LWA 4P è un aiuto valido ed intelligente per la robotica di servizio.