Progettazione, realizzazione e collaudo di una scheda elettronica per la propriocezione e l'esterocezione di un braccio robotico soft tramite sensori ottici e di contatto

Abstract

Questa tesi si inserisce nell’ambito della robotica soft, un settore che punta a realizzare sistemi robotici flessibili e sicuri, ispirati alla biomeccanica naturale. Il lavoro si colloca all’interno del progetto SOFTNESS e ha come obiettivo la progettazione e realizzazione di un sistema embedded per la propriocezione e l’esterocezione all’interno di un braccio robotico soft. La soluzione proposta prevede l’impiego di sensori ottici per il rilevamento delle distanze tra dischi morbidi, integrati in un circuito compatto opportunamente progettato. Il sistema si basa su un microcontrollore, incaricato dell'acquisizione di dati dai sensori e della trasmissione verso un master esterno. Il lavoro comprende lo sviluppo firmware per la gestione della comunicazione, la calibrazione dei sensori, la progettazione del circuito stampato e la validazione sperimentale dei componenti. I test condotti confermano l’idoneità del sistema in termini di precisione e affidabilità, nonostante le sfide imposte dai vincoli dimensionali e funzionali. La modularità e l’efficienza della soluzione proposta aprono la strada a futuri sviluppi nell’ambito della robotica soft.

This thesis falls within the field of soft robotics, an area focused on creating flexible and safe robotic systems inspired by natural biomechanics. The work is part of the SOFTNESS project and aims to design and implement an embedded system for proprioception and exteroception within a soft robotic arm. The proposed solution utilizes optical sensors to measure distances between soft discs, integrated into a compact, custom-designed circuit. The system is based on a microcontroller responsible for data acquisition from the sensors and transmission to an external master. The work includes firmware development for communication management, sensor calibration, printed circuit board (PCB) design, and experimental validation of the components. Tests conducted confirm the system's suitability in terms of precision and reliability, despite the challenges posed by dimensional and functional constraints. The modularity and efficiency of the proposed solution pave the way for future advancements in soft robotics.