Mechatronics
La nostra ricerca si concentra sull’avanzamento dello stato dell’arte dei componenti e dei sistemi meccatronici, consentendo la realizzazione di robot (robot con gambe, umanoidi, piattaforme di manipolazione e dispositivi indossabili) in grado di rispecchiare le prestazioni fisiche del corpo umano, dimostrando una maggiore potenza e prestazioni rispetto allo stato dell’arte, combinate alla resilienza fisica durante l’interazione con l’ambiente.
ATTUAZIONE
Indaghiamo nuove soluzioni di attuazione, sistemi di trasmissione elastica e i relativi schemi di controllo che permettono di ottenere un funzionamento efficiente dal punto di vista energetico. Gli attuatori sviluppati sono modulari e possono essere utilizzati per realizzare robot con diverse strutture cinematiche, inclusi robot umanoidi ed esoscheletri. Parte dell’attività di ricerca sul controllo dell’attuazione interessa anche lo sviluppo di tecniche per l’immagazzinamento e il recupero di energia.
ROBOT DESIGN
Per sviluppare robot sempre più performanti, abbiamo studiato soluzioni customizzate, che sfruttano tecniche per l’ottimizzazione meccanica delle strutture, la selezione della cinematica, il posizionamento efficiente di attuatori modulari e sistemi di trasmissione completamente integrati, compresi sistemi di accumulo di energia integrati con l’ attuazione del robot.
Ciò si traduce in nuove metodologie e soluzioni di progettazione per realizzare macchine robotiche in grado di dimostrare capacità fisiche avanzate in termini di densità di potenza e resistenza fisica.
Nel corso degli anni abbiamo sviluppato diverse piattaforme robotiche come COMAN, WALK-MAN e COMAN+, Alterego e il quadrupede a mobilità ibrida CENTAURO, diversi sistemi di manipolazione robotica, dispositivi indossabili e interfacce di input/feedback di teleoperazione.
SOFT END-EFFECTORS
Gli end-effector, come le mani per l’uomo, sono il principale mezzo di interazione tra un robot e l’ambiente. Replicare la complessità delle funzionalità sensoriali e motorie della mano umana con un dispositivo robotico robusto ed economicamente sostenibile resta una delle sfide più ardue della robotica.
La Pisa/IIT SoftHand fornisce una soluzione robusta e facile da controllare come una pinza industriale, pur esibendo un’elevata versatilità di presa e un aspetto simile a quello della mano umana.
La mano ha 19 articolazioni ed utilizza un solo attuatore per attivare la sua sinergia adattiva. Un’altra caratteristica è la struttura elastica ottenuta attraverso l’uso di articolazioni e legamenti innovativi che sostituiscono il design dei giunti convenzionali, che la rende sicura nell’interazione, ma al tempo stesso forte ed estremamente robusta. Il risultato è un movimento di presa intuitivo simile a quello della mano umana.
La presa delicata ma ferma di SoftHand può adattarsi a un’ampia gamma di attività della vita quotidiana, siano esse eseguite da robot o da esseri umani.
Nel corso degli anni il concetto della Pisa/IIT SoftHand è stato trasposto in diverse implementazioni e contesti, portando ad una famiglia di SoftHands che rispondono alle esigenze di diverse aree e contesti come ad esempio quello industriale o quello protesico.
In ambito industriale sono particolarmente rilevanti due evoluzioni della Pisa/IIT SoftHand.La Pisa/IIT SoftHand 2, che con l’introduzione di un ulteriore grado di attuazione, rappresenta un compromesso tra complessità e destrezza. Questa nuova mano è in grado di eseguire prese sia di precisione che di potenza, nonché di manipolare oggetti mantenendo una presa stabile.
Il SoftGripper, invece, anche se condivide i componenti di base della Pisa/IIT SoftHand (es. compliance attraverso underactuation), è completamente diverso sotto molti aspetti, inclusi cinematica, numero e lunghezza delle dita. È composto da quattro dita disposte a croce, secondo una simmetria assiale.
Dal punto di vista cinematico, mentre la SoftHand è stata progettata per riprodurre la prima sinergia umana, il SoftGripper riproduce la primitiva del caging, ovvero un approccio di presa in cui l’oggetto è completamente avvolto dalle dita.
