Progettazione, realizzazione e collaudo di un sistema per la raccolta e l'elaborazione di dati in un braccio robotico soft sensorizzato

Abstract

Questa tesi si inserisce nel progetto SOFTNESS, finalizzato allo sviluppo di un braccio robotico morbido dotato di capacità di propriocezione ed esterocezione tramite sensori integrati. L’obiettivo principale è stato la progettazione e realizzazione di un sistema completo per la raccolta, elaborazione e visualizzazione dei dati provenienti da un insieme eterogeneo di sensori (piezoresistivi, electrolycra, di contatto e ottici), distribuiti lungo la struttura del braccio. La comunicazione tra i nodi sensoriali è stata implementata mediante il protocollo I2C, utilizzando microcontrollori della STMicroelectronics. È stato sviluppato il firmware per l’acquisizione dei dati e una GUI in MATLAB per la loro rappresentazione grafica e il salvataggio su file. Infine, è stato realizzato un algoritmo per la ricostruzione tridimensionale della configurazione del braccio, basato su un modello cinematico semplificato e che prende in ingresso i dati dei sensori ottici. La tesi ha previsto anche una fase di sperimentazione, culminata in un sistema funzionante in grado di monitorare e visualizzare in tempo reale l’intero stato sensoriale del braccio.

This thesis is part of the SOFTNESS project, aimed at developing a soft robotic arm equipped with proprioceptive and exteroceptive capabilities through integrated sensors. The main goal was the design and implementation of a complete system for collecting, processing, and visualizing data from a heterogeneous set of sensors (piezoresistive, electrolycra, contact, and optical), distributed along the structure of the arm. Communication between sensory nodes was implemented using the I2C protocol, with microcontrollers from STMicroelectronics. Firmware was developed for data acquisition, along with a MATLAB GUI for graphical representation and data saving. Finally, an algorithm was implemented for the three-dimensional reconstruction of the arm's configuration, based on a simplified kinematic model and using input from the optical sensors. The thesis also included an experimental phase, resulting in a working system capable of monitoring and visualizing the entire sensory state of the arm in real time.