MAPPATURA 3D DI UN WORKSPACE ROBOTICO CON VISIONE DISTRIBUITA RGB-D E MOVIMENTAZIONE ROBOTICA PER APPLICAZIONI DI PICK AND PLACE

Negli ultimi anni, nei quali la robotica industriale ha un ruolo centrale nell’automazione dei processi produttivi, la cooperazione uomo-macchina si pone al centro dello sviluppo tecnologico. In questo contesto si sono affermati i robot collaborativi (cobot), progettati per operare in ambienti condivisi con l’operatore, migliorando efficienza, flessibilità e sicurezza dei processi. L’integrazione dei cobot con sistemi di visione 3D RGB-D e tecniche di mappatura dinamica consente la generazione di digital twin dello spazio operativo, permettendo l’adattamento in ambienti di lavoro soggetti a continue variazioni. In questo elaborato si descrive lo sviluppo di un digital twin di una cella robotizzata basata sul cobot UR5e, integrato con la movimentazione robotica per un’applicazione di pick and place di prodotti commerciali. Il sistema di visione è composto da due sensori RGB-D fissi e uno mobile installato sul polso del manipolatore. L’infrastruttura software, sviluppata interamente in ROS 2, coordina l’acquisizione e l’elaborazione dei dati sensoriali per la generazione di una mappa dinamica dell’intero workspace (OctoMap). Tale rappresentazione permette di pianificare ed eseguire, attraverso MoveIt, la movimentazione del braccio robotico evitando altri articoli disposti nell’ambiente di lavoro in pose non predefinite, simulando un contesto realistico. Nell’applicazione sviluppata, il robot afferra un articolo da una posizione iniziale nota e lo rilascia in un punto prestabilito, pianificando traiettorie prive di collisioni. Le prove sperimentali condotte hanno restituito una mappa 3D coerente con la realtà, confermando la corretta rilevazione degli ostacoli. Analogamente, la pianificazione e l’esecuzione di traiettorie prive di collisioni per il completamento del pick and place hanno dimostrato la capacità del sistema di adattarsi a un ambiente variabile. L’analisi dei risultati ha tuttavia evidenziato alcune criticità, come la ridotta libertà di movimento dovuta alla configurazione iniziale vincolata e alla presa degli articoli dall’alto. Inoltre, il rumore sensoriale delle telecamere fisse, posizionate a una distanza elevata dal workspace robotico, compromette la risoluzione della ricostruzione 3D impedendo sia la rilevazione di oggetti più piccoli, sia l’impiego della mappa dinamica durante la movimentazione del robot. Il sistema realizzato può essere impiegato in una vasta gamma di contesti industriali e logistici che richiedono flessibilità e adattamento all’ambiente di lavoro dinamico. Le funzionalità del sistema potranno essere estese con sviluppi futuri, orientati all’ottimizzazione delle traiettorie mediante pianificatori avanzati e vincoli di orientamento, all’integrazione di tecniche di visual servoing, o all’utilizzo di marker dedicati per la definizione automatica delle pose di presa e deposito.