AS5_2025

Giugno-Luglio 2025 Automazione e Strumentazione Speciale 72 ROBOTICA E MECCATRONICA Gestire il robot Nei robot industriali, i sistemi di controllo sono progettati per gestire in tempo reale la cinema- tica e la dinamica del manipolatore, garantendo che l’end-effector segua traiettorie predefinite con elevata precisione e ripetibilità. Questi siste- mi si basano su architetture hardware e software che includono unità di elaborazione ad alte pre- stazioni, algoritmi di controllo avanzati e inter- facce di comunicazione industriale. I controllori moderni utilizzano spesso architetture distri- buite, in cui il controllo di basso livello (come la regolazione di corrente e velocità dei motori) è delegato a drive intelligenti, mentre il controllo di alto livello (come la pianificazione del movi- mento e la gestione delle traiettorie) è gestito da un’unità centrale. I linguaggi di programma- zione robotica o i più recenti ambienti di svi- luppo, che possono comprendere interi sistemi operativi dedicati alla robotica, permettono di definire comportamenti complessi, integrando sensori, visione artificiale e logiche decisionali. Dal punto di vista algoritmico, i sistemi di control- lo si basano su modelli matematici della cinematica diretta e inversa, della dinamica e della statica del robot. I controllori PID sono ancora ampiamente u- tilizzati per la regolazione di posizione e velocità, ma nelle applicazioni più avanzate si impiegano controllori predittivi, adattativi o basati su modelli neurali. La presenza di sensori di posizione, enco- der assoluti o incrementali, giroscopi e accelero- metri consente di chiudere l’anello di retroazione e migliorare la stabilità e la precisione del sistema. Da un punto di vista pratico, i robot industriali moderni sono gestiti tramite controllori numerici dedicati, spesso basati su architetture real-time e dotati di bus di campo industriali - come Ether- CAT , Profinet , CANopen o Modbus - per la comunicazione con attuatori, sensori e sistemi di supervisione. I linguaggi di programmazione va- riano da quelli proprietari - come Rapid per ABB , KRL per Kuka , Val3 per Stäubli - a standard a- perti come IEC 61131-3 o Ros (Robot Operating System) per applicazioni avanzate e ricerca. Attualmente, l’integrazione con Industria 4.0 ha portato all’adozione di tecnologie come la manu- tenzione predittiva basata su machine learning e l’interconnessione tramite protocolli IIoT (Indu- strial Internet of Things). I robot collaborativi , detti cobot , sono proget- tati con logiche di sicurezza intrinseche, come la limitazione della forza e della velocità, sensori di prossimità e algoritmi di arresto d’emergenza, che ne consentono l’impiego in ambienti condivisi con operatori umani senza barriere fisiche. Attuare il movimento Gli attuatori rappresentano l’elemento fisico che trasforma il segnale di controllo in movimento meccanico. Nella robotica industriale si utilizzano principalmente tre tipologie di attuatori: elettrici , pneumatici e idraulici, ciascuna con caratteristi- I dispositivi pneumatici e i sistemi che sfruttano il vuoto sono apprezzati per la loro semplicità costruttiva e il basso costo