Roadmap-based path planning and obstacle avoidance algorithm for pick and place motion of robot manipulators.

Planning a collision-free path for robots from a start to goal positions is crucial. Commonly the start and goal positions and also location and dimensions parameters of obstacles are described in two or three dimensions operational space, but a path must be described inside the configuration space. Most problems are related from the number of dimensions of the Configuration Space (that is equal to the number of degrees of freedom of a robot) and this may increase computational requirements for obstacle detection and path planning even for robots with degrees of freedom higher than two. The aim of this thesis is to suggest a feasible solution to this issue with an algorithm Roadmap-based implemented in Matlab. The first part will illustrate a literature survey made at the starting phase of the thesis work. Then the second part will define the design process of the algorithm through simulations with robots of different degrees of freedom. At the end the final result will be presented by using the Universal Robot UR10 with experimental sessions in Atom s.p.a., the world leader producer of cutting machines.

Algoritmo path planning e obstacle avoidance basato sulle Roadmap per operazioni di pick and place per robot manipolatori. Pianificare un percorso per un robot privo di collisione da un punto iniziale e finale è importante. Tipicamente i punti iniziali e finali, oltre alla posizione e ai parametri dimensionali degli ostacoli, sono descritti in uno spazio bidimensionale o tridimensionale dello spazio operativo, ma il percorso deve essere descritto nello spazio delle configurazioni. Maggior parte delle complicazioni sono in relazione al numero delle dimensioni dello Spazio delle Configurazioni (ossia al numero dei gradi di libertà del robot) e ciò può aumentare i requisiti di potenza di calcolo per le fasi di rilevazione di un ostacolo e pianificazione del percorso anche con robot con gradi di libertà maggiori a due. Lo scopo di questa tesi è di proporre una soluzione a questo problema tramite un algoritmo basato sulle Roadmap implementata tramite Matlab. La prima parte illustrerà lo stato dell'arte attuale tramite un sondaggio effettuato all'inizio del lavoro di tesi. In seguito la seconda parte illustrerà la fase di creazione dell'algoritmo e anche delle simulazioni effettuate con robot di differenti gradi di libertà. Infine il risultato finale sarà presentato tramite il robot UR10 e sessioni sperimentali effettuati presso Atom s.p.a., il leader mondiale nella produzione di macchine da taglio.