IT202100008006A1

IT202100008006A1 - Metodo di controllo di una pinza di presa

Info

Publication number: IT202100008006A1
Application number: IT102021000008006A
Authority: IT
Inventors: Rocco Antonio Romeo; Luca Fiorio; Marco Rossi
Original assignee: Fondazione St Italiano Tecnologia; Camozzi Automation S P A
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-10-01
Also published as: JP2024511833A; WO2022208384A1; CN117279748A; EP4313511A1; US20240165800A1

Description

DESCRIZIONE

[0001] La presente invenzione riguarda un metodo di controllo di una pinza di presa di un oggetto, in particolare per applicazione robotiche.

[0002] Sono note pinze di presa automatiche adatte ad afferrare e trasportare un oggetto. Generalmente, le pinze di presa comprendono un corpo pinza ed almeno due dita di presa, chiamate in gergo tecnico anche ?griffe?, movibili rispetto al corpo pinza tra una posizione aperta inattiva ed una posizione chiusa di afferraggio di un oggetto.

[0003] Uno dei problemi di cui soffrono le pinze di presa automatiche ? quello di rilevare tempestivamente lo scivolamento dell?oggetto afferrato tra le griffe, in modo da evitare che venga perso durante il trasporto o comunque che venga rilasciato non nell?esatta posizione di destinazione.

[0004] A tal scopo, sono state proposte pinze dotate di sensori.

[0005] L'idea di aggiungere la misurazione dello scivolamento nelle mani artificiali inizi? a essere presa in considerazione durante la seconda met? degli anni '60. In A mechanical hand with automatic proportional control of prehension. Medical and biological engineering, 1967, ? descritta l?integrazione di un cristallo piezoelettrico nel pollice di una mano meccanica. Baits e colleghi replicarono questo accorgimento subito dopo su una pinza bidimensionale ( The Feasibility of an Adaptive Control Scheme for Artificial Prehension. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 1968).

[0006] Lo scopo era, in entrambi i casi, rilevare le vibrazioni dovute allo scivolamento e inserire un relativo segnale nel loop di controllo del manipolatore. Tuttavia, non furono eseguiti studi sperimentali per dimostrare la capacit? dei sistemi cos? sensorizzati di rilevare lo scivolamento.

[0007] Molti altri approcci furono proposti nei decenni successivi, come riportato in

Artificial sense of slp ? A review. IEEE Sensors, 2013. Tra questi ce n'? uno che fa ricorso al centro di pressione (CoP). Il centro di pressione pu? essere ricostruito da una matrice di sensori di pressione piezoresistivi ( Slip detection by tactile sensors: algorithms and experimental results. ICRA 1996) o di sensori capacitivi

Slip detection by array-type pressure sensor for a grasp task. ICMA 2012), e quindi analizzato nel dominio della frequenza attraverso tecniche come Fast Fourier Transform (FFT) o Power Spectrum per valutare il verificarsi di uno scivolamento. In alternativa, il CoP pu? essere misurato da un sensore specifico che fornisce anche il carico totale applicato su di esso (

Grasping force control of multi-fingered robot hand based on slip detection using tactile sensor. Journal of the Robotics Society of Japan, 2007). L'uscita in tensione del sensore ? stata inserita nel circuito di controllo di una pinza: se si rilevava una caduta significativa di tale tensione, la pinza aveva aumentato la forza applicata. Questo approccio ? stato integrato con un sensore di prossimit? che misura la posizione dell'oggetto da afferrare dalla pinza (

Development of Intelligent Robot Hand using Proximity, Contact and Slip sensing. ICRA 2010).

[0008] Lo scivolamento pu? anche essere dedotto tramite sensori ottici. Ad esempio, sono stati integrati nella punta delle dita di una mano robotica (DLR/HIT) collegata al braccio destro di una piattaforma robotica mobile (TUM-Rosie) ( Improving robot manipulation through fingertip perception. IROS 2012). Il sensore consisteva in una telecamera in miniatura e un emettitore laser. Il polpastrello cos? equipaggiato permetteva il riconoscimento di eventi di scivolamento quando la superficie dell'oggetto afferrato traslava rispetto all'obiettivo del sensore.

[0009] In US8515579B2, una pinza ? dotata di strumentazione per manipolare oggetti afferrati. La pinza ha sensori per determinare un campo vettoriale in base ai dati spazialmente distribuiti nel tempo, misurati in diverse posizioni sull'oggetto afferrato. Tuttavia, la posizione degli oggetti non viene valutata prima dell?azione di afferraggio.

[0010] Il problema di una corretta e tempestiva rilevazione di uno scivolamento di un oggetto afferrato da una pinza non ? stato quindi completamente risolto.

[0011] Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di proporre un metodo di controllo di una pinza, in particolare una pinza per applicazioni robotiche, in grado di risolvere tale problema.

[0012] Tale scopo ? conseguito con un metodo di controllo della presa di un oggetto per il tramite di una pinza di presa in accordo con la rivendicazione 1 e con una pinza di presa secondo la rivendicazione 9.

[0013] Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite o vantaggiose del metodo di controllo e della pinza.

[0014] In accordo con una forma generale di realizzazione, il metodo di controllo comprendente le fasi di:

[0015] a) comandare la pinza di presa ad afferrare l?oggetto con una forza di presa prestabilita (F1);

[0016] b) misurare la forza di presa effettiva (Fm);

[0017] c) quando la differenza tra la forza di presa prestabilita e la forza di presa effettiva ? minore di un valore di soglia prestabilito (ThF), calcolare una posizione di riferimento dell?oggetto afferrato rispetto ad un sistema di riferimento solidale alla pinza di presa;

[0018] d) monitorare la posizione dell?oggetto afferrato;

[0019] e) se viene rilevato uno spostamento dell?oggetto afferrato rispetto alla posizione di riferimento, comandare la pinza di presa ad incrementare la forza di presa.

[0020] In una forma di realizzazione, dopo la fase e), il metodo viene ripetuto dalla fase d).

[0021] In una forma di realizzazione, la posizione di riferimento ? rilevata per il tramite di almeno un sensore di posizione e/o almeno un sensore di centro di pressione.

[0022] In accordo con una forma di realizzazione, la posizione di riferimento ? calcolata come media di un insieme di misure ottenute, in un intervallo di tempo prestabilito, dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione.

[0023] In alcune forme di realizzazione, viene rilevato uno spostamento dell?oggetto afferrato rispetto alla posizione di riferimento se la differenza tra un dato di posizione ottenuto dall?almeno un sensore di posizione e la posizione di riferimento ? maggiore rispetto ad un valore di soglia prestabilito e/o se la differenza tra un dato di posizione ottenuto dall?almeno un sensore di centro di pressione e la posizione di riferimento ? maggiore di un valore di soglia prestabilito.

[0024] In accordo con un aspetto generale dell?invenzione, ? proposta una pinza di presa, comprendente:

[0025] - un corpo pinza;

[0026] - almeno due griffe di presa movibili rispetto al corpo pinza tra una posizione aperta inattiva ed una posizione chiusa di presa di un oggetto;

[0027] - almeno un sensore di prossimit? adatto a rilevare la presenza dell?oggetto da afferrare all?interno del campo di visione dell?almeno un sensore di prossimit?;

[0028] - un sensore di forza di presa, adatto a misurare la forza di presa esercitata dalle griffe sull?oggetto;

[0029] - almeno un sensore di centro di pressione, adatto a rilevare le coordinate del centro di pressione tra le griffe della pinza quando le griffe esercitano una forza di presa sull?oggetto;

[0030] - un?unit? di elaborazione programmata per eseguire un metodo di controllo della pinza di presa che comprende le fasi di:

[0031] a) comandare la pinza di presa ad afferrare l?oggetto con una forza di presa prestabilita (F1);

[0032] b) misurare la forza di presa effettiva (Fm) per il tramite del sensore di forza di presa;

[0033] c) quando la differenza tra la forza di presa prestabilita e la forza di presa effettiva ? minore di un valore di soglia prestabilito (ThF), calcolare, utilizzando misure ricevute dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione, una posizione di riferimento dell?oggetto afferrato rispetto ad un sistema di riferimento solidale alla pinza di presa;

[0034] d) monitorare la posizione dell?oggetto afferrato;

[0035] e) se viene rilevato uno spostamento dell?oggetto rispetto alla posizione di riferimento, comandare la pinza di presa ad incrementare la forza di presa.

[0036] In una forma di realizzazione, l?unit? di elaborazione ? programmata per ripetere il metodo di controllo dalla fase d) dopo aver eseguito la fase e).

[0037] In una forma di realizzazione, l?unit? di elaborazione ? programmata per calcolare la posizione di riferimento come media di un insieme di misure ottenute, in un intervallo di tempo prestabilito, dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione.

[0038] Ulteriori caratteristiche e i vantaggi del metodo di controllo e della pinza secondo l?invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

[0039] - La figura 1 mostra in modo schematico una pinza di presa;

[0040] - la figura 2 rappresenta la pinza della figura 1 in una variante di realizzazione con due sensori di prossimit?;

[0041] - la figura 3 ? un diagramma di flusso del metodo di controllo della presa di un oggetto secondo l?invenzione; e

[0042] - la figura 4 ? un diagramma di una macchina a stati che implementa il metodo di controllo.

[0043] In detti disegni, con 1 ? stata indicata in modo schematico una pinza di presa di un oggetto secondo l?invenzione nel suo complesso.

[0044] La pinza 1 comprende un corpo pinza 10 ed almeno due griffe di presa 12 movibili rispetto al corpo pinza 10 tra una posizione aperta inattiva ed una posizione chiusa di presa di un oggetto.

[0045] Le griffe 12 possono essere movimentate da attuatori elettrici, idraulici, pneumatici, o combinazioni di questi.

[0046] La pinza 1 ? dotata di almeno un sensore di prossimit? 14 adatto a rilevare la presenza dell?oggetto da afferrare all?interno del campo di visione 14? del sensore di prossimit? 14.

[0047] Ad esempio, il sensore di prossimit? 14 ? posizionato in modo tale da dirigere il campo di visione 14?, ad esempio di forma conica, tra le due griffe 12.

[0048] Nella forma di realizzazione della figura 2, la pinza 1 ? provvista di due sensori di prossimit? 14, in modo da ampliare il campo di visione della pinza.

[0049] La pinza 1 ? inoltre provvista di un sensore di forza di presa 16 (?FS?), adatto a misurare la forza di presa esercitata dalle griffe 12 sull?oggetto, e di almeno un sensore di centro di pressione 18 (?CoPS?), adatto a rilevare le coordinate del centro di pressione (?CoP?) tra le griffe 12 della pinza quando le griffe esercitano una forza di presa sull?oggetto.

[0050] In una forma di realizzazione, il sensore di forza 16 ed il sensore di centro di pressione 18 coincidono.

[0051] La pinza 1 ? controllata da un?unit? di elaborazione 20 operativamente collegata al sensore di prossimit? 14, al sensore di forza di presa 16, al sensore di centro di pressione 18, e ai mezzi attuatori delle griffe 12 e programmata per eseguire un metodo di controllo della pinza di presa sulla base delle informazioni ricevute dai sensori.

[0052] L?unit? di elaborazione 20 pu? essere posizionata all?interno del corpo pinza 10, ma potrebbe anche essere posta esternamente alla pinza 1.

[0053] Il metodo di controllo di seguito descritto permette alla pinza 1 di afferrare stabilmente un oggetto e di evitare fenomeni di scivolamento quando la pinza tiene tale oggetto tra le griffe.

[0054] Nel prosieguo della descrizione verranno utilizzate le seguenti definizioni:

[0055] Fm: forza di presa misurata con il sensore di forza di presa;

[0056] F1, F2: valori prestabiliti della forza di presa desiderata;

[0057] - ThF: valore di soglia della forza di presa al di sotto del quale la presa si pu? considerare stabile;

[0058] - ThPos1, ThPos2: valori di soglia della posizione rilevata dal sensore di prossimit?;

[0059] - ThCoP: valore di soglia del centro di pressione.

[0060] Come anticipato sopra, in una forma di realizzazione l?almeno un sensore di centro di pressione 18 coincide con il sensore di forza di presa 16. In questo caso, il sensore di forza di presa effettiva (Fm) ? in grado di misurare anche la coppia. Infatti, considerando gli assi X, Y e Z come rappresentati nelle figure, l?unit? di elaborazione 20 ? programmata per calcolare le coordinate CoPX e CoPY del centro di pressione come:

[0061] dove MX e MY sono i momenti misurati del sensore di forza di presa effettiva (Fm) rispettivamente secondo l?asse X e Y come indicato nelle figure, e dove |FZ| ? il modulo della forza di presa effettiva (Fm) lungo l?asse Z.

[0062] In una forma di realizzazione, il sensore di prossimit? 14 ? un sensore ad ultrasuoni o a raggi infrarossi.

[0063] In una forma di realizzazione, il sensore di forza 16 e/o il sensore di centro di pressione 18 sono realizzati con una matrice di unit? sensore, ad esempio di tipo capacitivo, in modo da realizzare una pelle tattile, e/o con un sensore di forza/coppia.

[0064] Con riferimento al diagramma di flusso della figura 3, in una forma di realizzazione il metodo di controllo della presa comprende le seguenti fasi.

[0065] La pinza di presa effettua, per il tramite del o dei sensori di prossimit? 14, il monitoraggio di un?area di presa per rilevare la presenza dell?oggetto da afferrare (fase 100).

[0066] Una volta rilevato un oggetto, viene effettuato un confronto tra la posizione dell?oggetto da afferrare (Pos) ed una posizione di presa prestabilita (Pos1) (fase 102). La posizione di presa prestabilita pu? essere definita come la posizione che deve assumere l?oggetto per essere afferrato in modo corretto.

[0067] Quando la distanza tra la posizione dell?oggetto (Pos) e la posizione di presa (Pos1) ? inferiore ad un valore di soglia prestabilito (ThPos1), la pinza di presa ? comandata ad afferrare l?oggetto con una forza di presa prestabilita F1 (fase 104).

[0068] Viene quindi misurata la forza di presa effettiva (Fm) (fase 106). Per misurare la forza di presa effettiva (Fm) pu? essere utilizzato il sensore di forza di presa 16.

[0069] Viene quindi effettuato un confronto tra la forza di presa prestabilita (F1) e la forza di presa effettiva (Fm) (fase 107).

[0070] Quando la differenza tra la forza di presa prestabilita (F1) e la forza di presa effettiva (Fm) ? minore di un valore di soglia prestabilito (ThF), viene calcolata una posizione di riferimento dell?oggetto afferrato (o posizione di ?Zero?) rispetto ad un sistema di riferimento solidale alla pinza di presa (fase 108).

[0071] Viene quindi monitorata la posizione dell?oggetto afferrato durante il trasporto dell?oggetto dal punto di prelievo verso un punto di rilascio (fase 110).

[0072] Se viene rilevato uno spostamento dell?oggetto rispetto alla posizione di riferimento (fase 112), la pinza di presa viene comandata ad incrementare la forza di presa (fase 114), ad esempio ad un secondo valore di forza di presa prestabilito (F2).

[0073] In alcune applicazioni, il monitoraggio dell?area di presa ed il confronto tra la posizione dell?oggetto da afferrare (Pos) ed una posizione di presa prestabilita (Pos1) potrebbero anche non essere richiesti. In questi casi, il metodo di controllo prevede, come prima fase, direttamente la presa dell?oggetto con una forza di presa prestabilita F1 (fase 104).

[0074] In una forma di realizzazione, dopo aver aumentato la forza di presa, viene di nuovo monitorata la posizione di riferimento dell?oggetto. Se viene rilevato un ulteriore spostamento, la forza di presa viene incrementata ulteriormente. Questo controllo in anello chiuso si pu? ripetere quindi anche pi? volte, fino a che la pinza ha raggiunto la posizione di rilascio dell?oggetto.

[0075] In alcune forme di realizzazione, l?incremento della forza di presa viene effettuato in modo continuo, ad esempio attraverso un controllo di tipo PID. In queste forme di realizzazione, ad esempio, la pinza comprende mezzi di controllo proporzionale comandabili dall?unit? di elaborazione per controllare in modo continuo la forza di presa.

[0076] In una forma di realizzazione, la posizione di riferimento ? rilevata da uno o pi? sensori di posizione, ad esempio gli stessi sensori di prossimit? 14, e/o dal o dai sensori di centro di pressione 18.

[0077] In una forma di realizzazione, la posizione di riferimento ? calcolata come media di un insieme di misure ottenute, in un intervallo di tempo prestabilito, ad esempio di uno o due secondi, dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione.

[0078] Ad esempio, viene rilevato uno spostamento dell?oggetto rispetto alla posizione di riferimento se la differenza tra un dato di posizione ottenuto dall?almeno un sensore di posizione e la posizione di riferimento ? maggiore rispetto ad un valore di soglia prestabilito e/o se la differenza tra un dato di posizione ottenuto dall?almeno un sensore di centro di pressione e la posizione di riferimento ? maggiore di un valore di soglia prestabilito.

[0079] In una forma di realizzazione, il metodo di controllo sopra descritto ? implementato con una macchina a stati finiti, il cui diagramma degli stati ? rappresentato nella figura 4.

[0080] I cinque stati sono i seguenti:

[0081] - Stato 1 - INATTIVO. Le griffe 12 della pinza sono aperte e non viene eseguita alcuna operazione. Il sensore di prossimit? 14 monitora costantemente l'area di presa per rilevare gli oggetti da afferrare.

[0082] - Stato 2 - PRESA. L?unit? di elaborazione 20 genera il livello di forza desiderato F1. La pinza afferra l'oggetto ma non si ottiene ancora una presa stabile, ovvero |F1-Fm|> ThF.

[0083] - Stato 3 ? CALCOLO ZERO. Viene calcolata la posizione di riferimento (Zero) dell?oggetto.

[0084] - Stato 4 - TRATTENIMENTO. La pinza afferra l'oggetto e controlla se la presa ? stabile.

[0085] - Stato 5 - STRETTA. Il livello di forza desiderato F2 ? generato dall?unit? di elaborazione 20. La pinza aumenta la forza esercitata sull'oggetto per evitarne lo scivolamento.

[0086] Le condizioni di transizione tra gli stati sono descritte di seguito:

[0087] - OGGETTO RILEVATO. La posizione dell'oggetto, tra le griffe della pinza, ? al di sotto di una certa soglia tale che Pos < ThPos1. In alcune forme di realizzazione, ? possibile valutare anche altri parametri (ad esempio la varianza della quantit? Pos).

[0088] - PRESA STABILE. La forza di presa ? considerata stabile, cio? |F1-Fm| < ThF.

[0089] - ZERO CALCOLATO. La posizione ?zero? viene calcolata quando la forza di presa ? stabile. In alcune forme di realizzazione, la posizione zero ? la media di un numero di campioni ottenuti dal sensore di prossimit? e/o dal sensore di centro di pressione, in un intervallo di tempo prestabilito, ad esempio uno o due secondi.

[0090] - MOVIMENTO DELL'OGGETTO RILEVATO. Viene rilevato un movimento dell'oggetto afferrato quando la posizione dell'oggetto e/o la norma del vettore CoP ? distante dalla posizione di riferimento ?zero?, ovvero: (Pos-Zero)>ThPos2 e/o (||CoP||-Zero)>ThCoP.

[0091] - RILASCIO RICHIESTO. La pinza di presa ? comandata a rilasciare l'oggetto. Questo accade quando l'operazione di presa ? terminata. Questa condizione pu? verificarsi anche senza coinvolgere lo Stato 4, cio? senza che vi sia una rilevazione di uno spostamento dell?oggetto dalla posizione di riferimento.

[0092] Pertanto, l?algoritmo di controllo della presa permette di:

[0093] - riconoscere quando l'oggetto ? nella posizione corretta per la presa;

[0094] - riconoscere quando l'oggetto afferrato ? correttamente mantenuto tra le griffe della pinza;

[0095] - riconoscere se l'oggetto afferrato si sta muovendo, in modo da prevenire un suo scivolamento.

[0096] L'algoritmo controlla quindi la pinza di presa dalla fase di controllo della presenza di un oggetto tra le sue griffe, quindi prima ancora di iniziare l'operazione di presa vera e propria, fino al completamento dell'operazione di presa stessa.

[0097] Nello stato INATTIVO, la pinza non fa nulla e "attende" di iniziare un'operazione di presa. Quando la posizione dell'oggetto ? considerata corretta, ovvero l'uscita del sensore di prossimit? ? nell?intervallo ammissibile, alla pinza viene comandato di afferrare l?oggetto.

[0098] Prima di passare allo stato successivo, viene verificata la stabilit? della presa. La stabilit? ? assicurata controllando la forza misurata, che deve essere prossima a quella desiderata (F1).

[0099] Quando ci? accade, con l'oggetto afferrato stabilmente tra le griffe della pinza, viene calcolata una posizione di riferimento. A tal fine, la posizione dell'oggetto viene osservata per un intervallo di tempo prestabilito, ad esempio un paio di secondi. La posizione di riferimento, o ?Zero?, pu? essere calcolata come la media del corrispondente numero di misure effettuate. La posizione di riferimento viene poi utilizzata nello stato di ?trattenimento?, ed eventualmente in quello di ?stretta?.

[00100] Infatti, nello lo stato di ?trattenimento?, ogni movimento dell'oggetto rispetto alla posizione di riferimento Zero cos? calcolato sar? compensato aumentando la forza di presa ad un secondo livello F2. A tal fine, pu? essere impiegato un algoritmo di controllo della forza ad anello chiuso.

[00101] La transizione MOVIMENTO DELL'OGGETTO RILEVATO pu? verificarsi pi? volte e pu? essere compensata iterando lo stato di ?STRETTA?, anche con pi? livelli di forza maggiori rispetto al secondo livello di forza F2.

[00102] Il metodo di controllo proposto permette di raggiungere lo scopo prefissato.

[00103] I sistemi di presa dello stato dell?arte non controllano se l'oggetto afferrato ? afferrato stabilmente. L'oggetto viene prelevato e mantenuto senza sapere se la forza applicata corrisponde a quella desiderata (vedi ad esempio Costanzo et al., 2020). Il metodo di controllo secondo la presente invenzione risolve questo problema verificando invece se la forza di presa effettiva ? vicina ad una forza di presa prestabilita (transizione PRESA STABILE: |F1-Fm| < ThF).

[00104] I sistemi di presa dello stato dell?arte non calcolano una posizione di riferimento dell'oggetto afferrato (come, ad esempio, in Hasegawa et al., 2010). Ci? pu? causare incertezza nella presa. La presente invenzione risolve questo problema calcolando una posizione di riferimento dell?oggetto quando ? afferrato stabilmente. Una volta calcolata, questa posizione non varia durante il funzionamento della pinza.

[00105] Nei sistemi di presa dello stato dell?arte, quando il centro di pressione viene utilizzato per rilevare fenomeni di scivolamento, viene misurato da un sensore aggiuntivo con un'uscita in tensione (vedere ad esempio Hasegawa et al., 2010). In una forma preferita di realizzazione, la presente invenzione risolve questo problema poich? sia la forza di presa che il centro di pressione (CoP) sono misurati dallo stesso sensore.

[00106] Il metodo di controllo secondo l?invenzione permette di riconoscere quando l'oggetto ? correttamente posizionato per essere afferrato.

[00107] Grazie alla rilevazione del centro di pressione, ? possibile conoscere dove si concentra la pressione applicata.

[00108] In accordo con il metodo di controllo proposto, viene calcolata una posizione di riferimento dell?oggetto afferrato, rispetto alla quale viene poi rilevato un eventuale spostamento, solo quando l'oggetto ? stabilmente afferrato.

[00109] Il metodo secondo l?invenzione riconosce quando l'oggetto si sposta dalla posizione di riferimento e applica di conseguenza una correzione della forza.

[00110] Alle forme di realizzazione del metodo di controllo della presa di un oggetto e della pinza di presa secondo l?invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potr? apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione pu? essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo della presa di un oggetto per il tramite di una pinza di presa, comprendente le fasi di: a) comandare la pinza di presa ad afferrare l?oggetto con una forza di presa prestabilita (F1); b) misurare la forza di presa effettiva (Fm); c) quando la differenza tra la forza di presa prestabilita e la forza di presa effettiva ? minore di un valore di soglia prestabilito (ThF), calcolare una posizione di riferimento dell?oggetto afferrato rispetto ad un sistema di riferimento solidale alla pinza di presa; d) monitorare la posizione dell?oggetto afferrato; e) se viene rilevato uno spostamento dell?oggetto afferrato rispetto alla posizione di riferimento, comandare la pinza di presa ad incrementare la forza di presa.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui dopo la fase e), il metodo viene ripetuto dalla fase d).
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la posizione di riferimento ? rilevata per il tramite di almeno un sensore di posizione e/o almeno un sensore di centro di pressione.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la posizione di riferimento ? calcolata come media di un insieme di misure ottenute, in un intervallo di tempo prestabilito, dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione.
5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui viene rilevato uno spostamento dell?oggetto afferrato rispetto alla posizione di riferimento se la differenza tra un dato di posizione ottenuto dall?almeno un sensore di posizione e la posizione di riferimento ? maggiore rispetto ad un valore di soglia prestabilito e/o se la differenza tra un dato di posizione ottenuto dall?almeno un sensore di centro di pressione e la posizione di riferimento ? maggiore di un valore di soglia prestabilito.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-5, in cui, se la posizione di riferimento ? calcolata utilizzando almeno un sensore di centro di pressione, come sensore di centro di pressione ? utilizzato il sensore di rilevazione della forza di presa effettiva, il sensore di rilevazione della forza di presa effettiva essendo adatto ad effettuare misure di coppia, le coordinate CoPX e CoPY del centro di pressione essendo calcolate come:

dove MX e MY sono i momenti misurati del sensore di forza di presa effettiva (Fm) rispettivamente secondo l?asse X e Y, e dove |FZ| ? il modulo della forza di presa effettiva (Fm) lungo l?asse Z.
7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase a) ? preceduta dalle fasi di: - monitorare un?area di presa per rilevare la presenza dell?oggetto da afferrare; - confrontare la posizione dell?oggetto da afferrare con una posizione di presa prestabilita, la posizione di presa prestabilita essendo la posizione che deve assumere l?oggetto per essere afferrato; e in cui la fase a) ? effettuata quando la distanza tra la posizione dell?oggetto e la posizione di presa ? inferiore ad un valore di soglia prestabilito.
8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, nella fase e), l?incremento della forza di presa viene effettuato in modo continuo.
9. Pinza di presa, comprendente: - un corpo pinza; - almeno due griffe di presa movibili rispetto al corpo pinza tra una posizione aperta inattiva ed una posizione chiusa di presa di un oggetto; - almeno un sensore di prossimit? adatto a rilevare la presenza dell?oggetto da afferrare all?interno del campo di visione dell?almeno un sensore di prossimit?; - un sensore di forza di presa, adatto a misurare la forza di presa esercitata dalle griffe sull?oggetto; - almeno un sensore di centro di pressione, adatto a rilevare le coordinate del centro di pressione tra le griffe della pinza quando le griffe esercitano una forza di presa sull?oggetto; - un?unit? di elaborazione programmata per eseguire un metodo di controllo della pinza di presa che comprende le fasi di: a) comandare la pinza di presa ad afferrare l?oggetto con una forza di presa prestabilita (F1); b) misurare la forza di presa effettiva (Fm) per il tramite del sensore di forza di presa; c) quando la differenza tra la forza di presa prestabilita e la forza di presa effettiva ? minore di un valore di soglia prestabilito (ThF), calcolare, utilizzando misure ricevute dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione, una posizione di riferimento dell?oggetto afferrato rispetto ad un sistema di riferimento solidale alla pinza di presa; d) monitorare la posizione dell?oggetto afferrato; e) se viene rilevato uno spostamento dell?oggetto rispetto alla posizione di riferimento, comandare la pinza di presa ad incrementare la forza di presa.
10. Pinza di presa secondo la rivendicazione 9, in cui l?unit? di elaborazione ? programmata per ripetere il metodo di controllo dalla fase d) dopo aver eseguito la fase e).
11. Pinza di presa secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui l?unit? di elaborazione ? programmata per calcolare la posizione di riferimento come media di un insieme di misure ottenute, in un intervallo di tempo prestabilito, dall?almeno un sensore di posizione e/o dall?almeno un sensore di centro di pressione.
12. Pinza di presa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-11, in cui l?almeno un sensore di centro di pressione coincide con il sensore di forza di presa, il sensore di forza di presa essendo adatto ad effettuare misure di coppia, l?unit? di elaborazione essendo programmata per calcolare le coordinate CoPX e CoPY del centro di pressione come:

dove MX e MY sono i momenti misurati del sensore di forza di presa effettiva (Fm) rispettivamente secondo l?asse X e Y, e dove |FZ| ? il modulo della forza di presa effettiva (Fm) lungo l?asse Z.
13. Pinza di presa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-12, in cui il sensore di prossimit? ? un sensore ad ultrasuoni o a raggi infrarossi.
14. Pinza di presa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il sensore di forza e/o il sensore di centro di pressione sono realizzati con una matrice di unit? sensore, ad esempio di tipo capacitivo, in modo da realizzare una pelle tattile, e/o con un sensore di forza/coppia.
15. Pinza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-14, in cui l?unit? di elaborazione ? inoltre programmata per: - monitorare un?area di presa mediante l?almeno un sensore di prossimit? per rilevare la presenza dell?oggetto da afferrare; - confrontare la posizione dell?oggetto da afferrare con una posizione di presa prestabilita, la posizione di presa prestabilita essendo la posizione che deve assumere l?oggetto per essere afferrato; e per comandare la pinza di presa ad afferrare l?oggetto con la forza di presa prestabilita (F1) quando la distanza tra la posizione dell?oggetto e la posizione di presa ? inferiore ad un valore di soglia prestabilito.
16. Pinza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-15, comprendente mezzi di controllo proporzionale comandabili dall?unit? di elaborazione per controllare in modo continuo la forza di presa.