Riassunto analitico
In questa tesi viene trattata l’applicazione delle Control Barrier Function (CBF) per il controllo dei manipolatori, problema che comprende il settaggio del transitorio desiderato, la compensazione delle non linearità, la verifica dell’asintotica stabilità e la risoluzione del problema delle singolarità cinematiche e di rappresentazione. Queste funzioni, derivate dalle Barrier Function (BF), sono pensate per introdurre in modo efficiente e non invasivo dei vincoli di sicurezza in un sistema di controllo preesistente. Tramite la risoluzione on-line di un problema di ottimizzazione, il segnale di controllo generato dal controllore preesistente viene modificato in modo tale da soddisfare i vincoli di sicurezza. La sicurezza (safety) viene intesa come quella proprietà di un sistema di controllo che permette di evitare eventi indesiderati, come la collisione con oggetti o operatori. I requisiti come l’asintotica stabilità ed il transitorio desiderato sono categorizzati invece come requisiti di liveness, cioè la proprietà del sistema di raggiungere gli obiettivi di performance desiderati. Al contrario del loro utilizzo originario, in questo lavoro di tesi le CBF sono state impiegate per tradurre in vincoli anche i requisiti di liveness. Con questa formulazione l’intero problema di controllo, compreso quello della sicurezza, si riduce ad un singolo problema di programmazione quadratica. Questa tecnica di controllo innovativa è stata applicata in ambito virtuale su manipolatori seriali nel piano e nello spazio, come lo SCARA ed il PUMA, concentrandosi più sul secondo, più interessante in quanto presenta maggiori criticità. La tecnica è stata poi testata su un robot KUKA reale impiegando il sistema OROCOS.
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