AS5_2025

Automazione e Strumentazione Giugno-Luglio 2025 Speciale 71 ROBOTICA E MECCATRONICA Tipologia e cinematica I robot cartesiani , noti anche come robot a coor- dinate rettangolari, sono basati su una cinematica seriale con tre assi lineari ortogonali (x, y, z). Ogni asse è azionato indipendentemente, solitamente tramite motori passo-passo o servomotori accop- piati a viti a ricircolo di sfere o guide lineari. Que- sta configurazione consente un controllo diretto e intuitivo della posizione nello spazio cartesiano, con elevata precisione e ripetibilità, rendendoli i- deali per applicazioni di CNC, pallettizzazione, pick-and-place e movimentazione di carichi pe- santi. Tuttavia, la loro struttura ingombrante e la scarsa flessibilità nei movimenti angolari ne limi- tano l’impiego in ambienti ampi o dove è richiesta una manipolazione orientata. I robot Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm) presentano una cinematica seriale con due giunti rotazionali complanari e un asse lineare verticale. La loro peculiarità risiede nella possibilità di essere usati in maniera selettiva: ri- gidi lungo l’asse z , ma flessibili nel piano xy , ca- ratteristica che li rende particolarmente adatti per operazioni di assemblaggio ad alta precisione, in- serimento di componenti e manipolazione rapida su superfici piane. La cinematica diretta è relati- vamente semplice, mentre l’inversa richiede la ri- soluzione di equazioni trigonometriche non linea- ri. I robot Scara offrono un buon compromesso tra velocità, precisione e footprint ridotto, con tempi ciclo molto contenuti, spesso inferiori al secondo per operazioni standard. I robot delta , appartenenti alla famiglia dei robot a cinematica parallela, sono costituiti da tre brac- ci simmetrici collegati a una piattaforma mobile tramite giunti sferici o universali. Ogni braccio è azionato da un motore rotativo montato sulla base fissa, riducendo la massa in movimento e consen- tendo accelerazioni molto elevate (fino a 10 g). La cinematica inversa è relativamente semplice, ma la cinematica diretta è più complessa a causa del- la natura parallela del sistema. I robot delta sono ottimizzati per applicazioni di pick-and-place ad alta velocità, come nel settore alimentare, farma- ceutico e del packaging, dove possono raggiungere frequenze operative superiori a 300 cicli al minuto. Tuttavia, presentano limitazioni in termini di cari- co utile e volume di lavoro, che tende ad assumere una forma conica o emisferica. I robot antropomorfi , o robot articolati, sono i più versatili e complessi dal punto di vista cinematica. La loro struttura è composta da una serie di giunti rota- zionali (tipicamente sei, ma possono arrivare fino a sette o più), che consentono movimenti tridimensio- nali con orientamento completo dell’end-effector. La cinematica diretta e inversa richiede l’uso di matrici di trasformazione omogenea e algoritmi di risoluzio- ne numerica, spesso implementati tramite metodi ite- rativi o soluzioni chiuse per configurazioni standard. I robot antropomorfi sono impiegati in un’ampia gamma di applicazioni, dalla saldatura ad arco alla verniciatura, dall’assemblaggio alla manipolazione di precisione, fino alla chirurgia robotica. La loro flessi- bilità è ulteriormente potenziata dall’integrazione con sensori di forza, sistemi di visione artificiale e algo- ritmi di controllo adattativo. Tecnologie meccatroniche La robotica industriale moderna rappresenta una convergenza sofisticata di discipline ingegneristi- che che spaziano dalla meccanica all’elettronica, dall’informatica al controllo automatico. Alla ba- se del funzionamento di ogni robot industriale vi è un insieme integrato di tecnologie che ne deter- minano le prestazioni, la precisione, la sicurezza e l’adattabilità. Tra queste, i sistemi di controllo e gli attuatori costituiscono le risorse essenziali dell’intero sistema robotico, poiché sono respon- sabili della generazione, modulazione e gestione del movimento. Gli attuatori idraulici sono impiegati in applicazioni che richiedono elevate potenze e coppie, specialmente nella robotica pesante