Studio sperimentale sulla ripetibilità di un robot a 6 assi: confronto tra sistema di visione ottica e comparatori digitali.

In the industrial automation sector, the use of six-axis anthropomorphic robots is one of the most widespread solutions for ensuring flexibility, precision and continuity in production processes. However, verifying their performance, particularly their repeatability, is essential to ensure that the robots meet the requirements imposed by international regulations. This industrial engineering project was created with the aim of analyzing and evaluating the repeatability of a six-axis robot, integrating regulatory, design, simulation and experimental aspects. Repeatability is one of the most critical characteristics in industrial robots, as it indicates the robot's ability to return to exactly the same position when performing repetitive movements. Unlike absolute precision, repeatability is often the most relevant parameter in automated industrial processes, where consistency of results takes priority over overall position in space. Applications where repeatability is essential include, for example, robotic welding operations, where the application point must be reached with extreme consistency cycle after cycle to ensure the quality of the joints. Similarly, in electronic assembly processes, such as the placement of components on printed circuit boards (SMT), even minimal deviations can compromise the functionality of the product. Other examples include high-precision handling in the biomedical field, automated 3D printing, and the loading/unloading of machine tools, where consistency in positioning directly affects productivity and final quality. The entire project was based on the study of ISO 9283:1998, which was used to identify the technical parameters and define the test requirements. The design involved defining the robot's kinematics, identifying the trajectory points using software such as MotionPerfect and RoboDK, and developing an end effector compatible with the expected load limits. Experimental validation was conducted at the Industrial Robotics Laboratory of the University of Pavia, initially using mechanical comparators and subsequently calibrated cameras for greater measurement accuracy. The tests were divided into two types, both based on sequences of movements repeated thirty times, on two and five points, on different days to take environmental variables into account. Finally, the experimental data obtained was analysed in order to calculate repeatability values and compare them with the standards set out in the regulation. The results demonstrate the validity of this type of preliminary approach to verifying repeatability in six-axis robots, which could be expanded in future studies.

Nel settore dell’automazione industriale, l’impiego di robot antropomorfi a sei assi rappresenta una delle soluzioni più diffuse per garantire flessibilità, precisione e continuità nei processi produttivi. Tuttavia, la verifica delle loro prestazioni, in particolare della ripetibilità, risulta fondamentale per assicurare che i robot soddisfino i requisiti imposti dalle normative internazionali. Il presente progetto di Ingegneria Industriale nasce con l’obiettivo di analizzare e valutare la ripetibilità di un robot a sei assi, integrando aspetti normativi, progettuali, simulativi e sperimentali. La ripetibilità rappresenta una delle caratteristiche più critiche nei robot industriali, in quanto indica la capacità del robot di tornare esattamente alla stessa posizione durante l’esecuzione di movimenti ripetitivi. A differenza della precisione assoluta, la ripetibilità è spesso il parametro più rilevante nei processi industriali automatizzati, dove la coerenza del risultato è prioritaria rispetto alla posizione globale nello spazio. Applicazioni in cui la ripetibilità è essenziale includono, ad esempio, operazioni di saldatura robotizzata, dove il punto di applicazione deve essere raggiunto con estrema coerenza ciclo dopo ciclo, per garantire la qualità delle giunzioni. Allo stesso modo, nei processi di assemblaggio elettronico, come il posizionamento di componenti su circuiti stampati (SMT), anche minime deviazioni possono compromettere la funzionalità del prodotto. Altri esempi includono la manipolazione ad alta precisione in ambito biomedicale, la stampa 3D automatizzata e il carico/scarico di macchine utensili, dove la costanza nel posizionamento incide direttamente sulla produttività e sulla qualità finale. L’intero lavoro si è basato sullo studio della norma ISO 9283:1998 e, a partire da essa, sono stati individuati i parametri tecnici e definiti i requisiti di prova. La progettazione ha riguardato la definizione della cinematica del robot, l’individuazione dei punti di traiettoria mediante software come MotionPerfect e RoboDK, e lo sviluppo di un end effector compatibile con i limiti di carico previsti.\\ La validazione sperimentale è stata condotta presso il Laboratorio di Robotica Industriale dell’Università di Pavia, utilizzando inizialmente comparatori meccanici e, successivamente, telecamere calibrate per una maggiore accuratezza nella misurazione. I test si sono articolati in due tipologie, entrambe basate su sequenze di movimenti ripetuti per trenta volte, su due e cinque punti, in giornate diverse per tenere conto delle variabili ambientali.\\ Infine è stata svolta l’analisi dei dati sperimentali ottenuti con lo scopo di calcolare i valori di ripetibilità e confrontarli con gli standard previsti dalla norma. I risultati dimostrano la validità di questo tipo di approccio preliminare alla verifica della ripetibilità nei robot a sei assi, che potrà essere ampliato in studi futuri.