Problematiche di sicurezza nell'impiego industriale di un robot antropomorfo

Il presente lavoro tratta della sicurezza in ambito robotico e specificatamente della progettazione sicura di una cella di lavoro e della programmazione sicura di un'applicazione industriale per un braccio robotico antropomorfo a sei gradi di libertà della COMAU: lo Smart Six®. Da un punto di vista progettuale, lo scopo principale del lavoro è stato quello di rendere sicura la presenza dell'operatore all'interno della cella di lavoro per cooperare con il robot. Per quanto concerne, invece, la parte di programmazione del compito, si è cercato di rendere la lavorazione il più veloce e affidabile possibile, tenendo conto di quelli che sono i vincoli imposti dallo spazio di lavoro e dalle norme in materia. La cella di lavoro è stata progettata seguendo principalmente la norma UNI EN 775, per quanto concerne la sicurezza del macchinario: si è provveduto dapprima a illustrare gli elementi che sarebbero entrati in gioco (robot, protezioni, tavolo di lavoro, ecc.), evidenziandone ingombri e caratteristiche. Dopo una breve disamina delle norme coinvolte nella valutazione del layout, si è provveduto, quindi, a fornire delle ipotesi, via via affinate o scartate, per poi giungere al layout finale. Infine, sono state fatte delle opportune scelte progettuali volte a migliorare la sicurezza della cella e dell'operatore al suo interno. La programmazione del robot è avvenuta, invece, in due fasi principali: quella dell'ingegnerizzazione del software, mediante tecniche note, come gli automi e i diagrammi UML e quella della stesura del codice, mediante l'utilizzo del linguaggio di programmazione PDL2. Ovviamente anche i vincoli della programmazione sono stati la sicurezza e l'efficienza degli algoritmi sviluppati. Per quanto riguarda la descrizione tecnica del robot e dell'unità di controllo, nel capitolo 1 sono contenuti tutti i dettagli tecnici, inclusi i disegni con le dimensioni reali e le specifiche dell'attrezzatura utilizzata. Nel capitolo 2 è contenuta una disamina delle norme seguite nella progettazione e costruzione del robot e dell'unità di controllo e un'analisi delle tecniche sensoristiche e di obstacle avoidance necessarie per ottenere un'efficiente e sicura cooperazione tra uomo e robot. Nel capitolo 3 vengono descritte la cinematica diretta e inversa del robot in questione, le tecniche di programmazione specifiche per la movimentazione del robot con degli approfondimenti su alcune istruzioni utili e alcune importanti variabili di sistema. Sono riportati, inoltre, alcuni esempi di semplici programmi realizzati. Nel capitolo 4 viene progettata la cella di lavoro del robot per una particolare applicazione industriale, valutando, dapprima, gli elementi che ne dovranno far parte e scegliendo, poi, il layout ottimale sulla base dei vincoli di sicurezza e spaziali imposti. Nel capitolo 5 vengono presentate le tecniche di progettazione del software e il programma di interfacciamento tra il pc e il robot, valutando le possibili tipologie di sensori da installare sul robot e analizzando l'algoritmo di obstacle avoidance implementato, spiegando, infine, passo per passo il codice del programma realizzato. nella parte terminale del capitolo viene accennata anche la parte del collaudo del programma, atta a valutare la stabilità e l'efficienza dell'algoritmo sviluppato. Infine, gli appendici raccolgono delle informazioni importanti sulla prima installazione del robot, nonché dei programmi realizzati nelle attività di training del linguaggio di programmazione proprietario della COMAU, il PDL2.