I meccanismi robotizzati si stanno diffondendo a ritmi molto veloci per via della pratica utilità che svolgono. I robot saranno sempre più presenti nella produzione, nei macchinari, nei dispositivi interni. Affinché queste tecnologie siano sempre più al passo con l’evoluzione dei nuovi trend, l’ingegneria ha studiato e messo a punto i controlli retroazionati. In fisica e automazione e fondamenti di elettronica, la retroazione o retroregolazione (feedback in inglese) è la capacità di un sistema dinamico di tenere conto dei risultati del sistema per modificare le caratteristiche del sistema stesso.
Sfide progettuali nello sviluppo di controlli retroregolati sui robot
Quando si va a progettare un nuovo robot vi sono due aspetti fondamentali della macchina che ne influenzano le prestazioni. Una delle principali è la qualità della meccanica che viene utilizzata nella costruzione del robot (motori, riduttori, hand effector, ecc); Poi bisogna considerare la qualità del sistema di controllo e dei trasduttori di cui è dotato. Un robot prestante consente di effettuare le movimentazioni volute in brevissimo tempo e compiendole con grandissima accuratezza.
Altrettanto importanti e sfidanti sono le meccaniche che consentono grande precisione di posizionamento, molte volte hanno anche dei pesi maggiori in quanto se pensiamo ai membri che compongono i bracci robotici questi sono tanto più rigidi quanto più la loro sezione è estesa. Avere membri di massa considerevole ma volendo mantenere alta la velocità di azionamento comporta grossi sforzi per il sistema di controllo il quale deve essere molto reattivo. Reattività che è legata alla scelta del controllo e ai parametri associati al controllo.
La simulazione numerica a supporto dei controlli retroazionati nei meccanismi robotizzati
Per simulare in maniera completa un sistema le cui prestazioni sono legate sia alla componente meccanica che alla componente di controllo, è necessario avere uno strumento che consenta la co-simulazione; Per quanto riguarda la parte meccanica il comportamento del robot può essere simulato attraverso un’analisi dinamica in quanto consente sia di simulare la deformazione dei membri del robot a fronte di determinate movimentazioni, che di valutare tutte le quantità utili al dimensionamento delle varie parti (ad esempio motori, riduttori, giunti, ecc); Per quanto riguarda il controllo invece questo può essere simulato attraverso strumenti software abilitati alla modellazione di sistema, attraverso la programmazione ad oggetto; La co-simulazione tra un software multibody e di sistema rende possibile la creazione di un modello estremamente realistico che consente di testare le prestazioni meccaniche e del sistema di controllo simultaneamente.
Vantaggi della simulazione di sistema nei controlli retroregolati applicati ai robot
La co-simulazione tra analisi dinamica e di sistema consente di prevedere in maniera accurata ed efficiente le prestazioni del robot in termini di velocità di azionamento e precisione di posizionamento ancora prima che il primo prototipo venga costruito; Attraverso questo tipo di analisi è possibile ricavare tutte le quantità utili al dimensionamento delle parti meccaniche come membri del braccio, motori, riduttori, giunti; Questo tipo di simulazione consente di testare e paragonare in maniera veloce ed efficace diverse soluzioni progettuali; Una volta creato il modello dinamico ed il controllo, chi si occupa della parte meccanica può eseguire dei calcoli di dinamica in maniera autonoma in quanto sarà sufficiente lavorare il file relativo al controllo, lanciando la simulazione dall’ambiente multibody. E’ valido anche il viceversa quindi chi si occupa del controllo può lanciare l’analisi nell’ambiente dedicato alla modellazione di sistema.
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