• controllo gerarchico
• controllo in forza
• controllo in posizione
• derivatore hardware
• encoder incrementale
• feedback di posizione
• filtro hardware
• FPGA
• macchina a stati
• manipolatore
• sensore di forza
• servoamplificatore

Nel presente lavoro si affronta lo sviluppo (progettazione, prototipazione e testing) dell'elettronica di controllo e di condizionamento per una interfaccia biomeccatronica, chiamata Digitus, realizzata presso il laboratorio ARTS della Scuola Superiore Sant'Anna.
Digitus è un manipolatore planare a catena cinematica chiusa con due gradi di libertà attivi e uno passivo. Risulta sensorizzato in posizione mediante due encoders incrementali ai giunti, e in forza con una cella di carico appositamente progettata e localizzata sull'end-effector dell’interfaccia. L’attuazione avviene per mezzo di motori elettrici in corrente continua che, nonostante il basso rapporto di riduzione, garantiscono forze in punta al manipolatore di 10 N su un workspace di circa 15 cm X 8 cm. Il controllo è effettuato mediante FPGA Altera. Tale scelta permette un partizionamento flessibile tra moduli realizzati direttamente in hardware, ed altri eseguiti a controllo di programma. Quest’ultima funzione è espletata mediante il processore soft core Nios II istanziato nel dispositivo programmabile FPGA. Il controllo implementato, inoltre, è di tipo gerarchico. Sono evidenziabili tre livelli fondamentali: un PC general purpose con interfaccia grafica per la generazione dei comandi e la memorizzazione dei dati, l’elettronica programmabile per il controllo di medio livello (cinematica diretta e differenziale, calcolo della coppia da applicare ai giunti) e due servoamplificatori per controllare la corrente nei motori e – conseguentemente – la coppia da questi erogata. Il manipolatore è controllabile sia in forza che in posizione. Per quest’ultima strategia di controllo si raggiunge una stiffness di circa 1.5 N/mm.