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MISTRAL

Metodologie e Integrazione di Sottosistemi e Tecnologie per la Robotica Antropica e la Locomozione
Methodologies and Integration of Subsystems and Technologies for Anthropic Robotics and Locomotion
 
Workpackage TELE: Teleoperation - Coordinated by UNIBO (Università di Bologna)

MINISTERO DELL'UNIVERSITÀ E DELLA RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA
DIPARTIMENTO AFFARI ECONOMICI
PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE
RICHIESTA DI COFINANZIAMENTO

(DM n. 10 del 13 gennaio 2000)
PROGETTO DI UNA UNITÀ DI RICERCA - MODELLO B
Anno 2000 - prot. MM09184515_004


Parte: I
1.1 Programma di Ricerca di tipo: interuniversitario

Area Scientifico Disciplinare: Ingegneria Industriale e dell'informazione

1.2 Durata del Programma di Ricerca: 24 mesi

1.3 Titolo del Programma di Ricerca

Testo italiano

MISTRAL: Metodologie e Integrazione di Sottosistemi e Tecnologie per la Robotica Antropica e la Locomozione

Testo inglese

MISTRAL: Methodologies and Integration of Subsystems and Technologies for Anthropic Robotics and Locomotion

1.4 Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

SICILIANO BRUNO  
(cognome) (nome)  
Università degli Studi di NAPOLI "Federico II" Facoltà di INGEGNERIA
(università) (facoltà)
K04X Dipartimento di INFORMATICA E SISTEMISTICA
(settore scient.discipl.) (Dipartimento/Istituto)


siciliano@unina.it
(E-mail)


1.5 Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

MELCHIORRI CLAUDIO  
(cognome) (nome)  


Professore associato 23/10/1959 MLCCLD59R23D969D
(qualifica) (data di nascita) (codice di identificazione personale)

Università degli Studi di BOLOGNA Facoltà di INGEGNERIA
(università) (facoltà)
K04X Dipartimento di ELETTRONICA, INFORMATICA E SISTEMISTICA
(settore scient.discipl.) (Dipartimento/Istituto)


051/2093034 051/2093073 cmelchiorri@deis.unibo.it
(prefisso e telefono) (numero fax) (E-mail)


1.6 Settori scientifico-disciplinari interessati dal Programma di Ricerca

K04X


1.7 Parole chiave

Testo italiano
ROBOTICA ; TELEMANIPOLAZIONE ; CONTROLLO DI SISTEMI CON RITARDO ; REALTA` VIRTUALE ; SISTEMI DI CONTROLLO

Testo inglese
ROBOTICS ; TELEMANIPULATION ; CONTROL OF TIME-DELAY SYSTEMS ; VIRTUAL REALITY ; CONTROL SYSTEMS


1.8 Curriculum scientifico del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

Testo italiano

Claudio Melchiorri è nato a Genova il 23 ottobre 1959 e si e` laureato in Ingegneria Elettronica nel 1985 presso l'Universita` di Bologna. Dopo avere conseguito il titolo di Dottore in Ricerca, ha preso servizio presso il DEIS, Dipartimento di Elettronica Informatica e Sistemistica dell'Universita` di Bologna, nel 1990 come Ricercatore Universitario e nel 1998 come Professore Associato di Robotica Industriale. I suoi interessi di ricerca sono nel campo della manipolazione robotica e dei controlli digitali. In particolare si interessa di mani articolate, sensori avanzati per la manipolazione, sistemi per l'interazione con realta` virtuale (haptic), sistemi di telemanipolazione, controllo di posizione/forza, controllo robusto, controllo passivo, architetture Hw/Sw per il controllo di sistemi elettromeccanici.
Claudio Melchiorri è membro dell'IEEE, del Comitato Tecnico di Robotica dell'IFAC e fa parte dell'editorial board dell'International Journal of Robotics and Autonomous Systems. E` autore o coautore di piu` di 100 pubblicazioni scientifiche, di 2 libri sui controlli digitali, di uno sugli azionamenti elettrici ed e` coeditore di 3 libri di robotica.

Testo inglese

Claudio Melchiorri was born in Genova on October 23, 1959. He received the Laurea degree in Electrical Engineering in 1985 and the Research Doctorate in 1990, both at the University of Bologna. In 1990 he was appointed as a Research Associate and in 1998 as an Associate Professor at DEIS, the Department of Electronics, Computer Science and Systems of the University of Bologna.
His research interests are in the fields of robotic manipulation and digital control. In particular, he is interested in articulated robotic hands, advanced sensors for manipulation, haptic systems, telemanipulation, position/force control, robust control, passive control, Hw/Sw control architectures.
Claudio Melchiorri is member of IEEE, of the IFAC Technical Committee on Robotics, of the Editorial Board of the International Journal of Robotics and Autonomous Systems. He is author or co-author of more than 100 scientific articles, of 2 books on digital control, 1 on electric drives and is co-editor of 3 books on robotics.

1.9 Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca
  1. STRAMIGIOLI S., MELCHIORRI C., ANDREOTTI S., "Intrinsically Passive Grasping and Manipulation" , Rivista: IEEE Trans. on Robotics and Automation submitted .
  2. MELCHIORRI C., "Slip Detection and Control Using Tactile and Force Sensors" , Rivista: IEEE Trans. on Mechatronics special Issue on Advanced Sensors for Robotics, submitted .
  3. ARCARA P., DI STEFANO L., MATTOCCIA S., MELCHIORRI C., VASSURA G., "Perception of depth information by means of wire-actuated haptic interface" , (2000) IEEE ICRA'2000, San Francisco, USA, Apr. 24-28 .
  4. EUSEBI A., MELCHIORRI C., "Force Reflecting Telemanipulators with Time-Delay: Stability Analysis and Control Design''" , Rivista: IEEE Trans. on Robotics and Automation , Volume: 14 , (1998) .
  5. STRAMIGIOLI S., VAN DER SCHAFT A., MASCHKE B., ANDREOTTI S., MELCHIORRI C., "Geometric Scattering in Telemanipulation of Port Controlled Hamiltonian Systems" , (2000) CDC'00, Int. conf. on Decision and Control, Sidney, Dec. 2000 .

1.10 Risorse umane impegnabili nel Programma dell'Unità di Ricerca

1.10.1 Personale universitario dell'Università sede dell'Unità di Ricerca

Cognome Nome Dipart./Istituto Qualifica Settore
scient.
Mesi
uomo
2000 2001
 
1  MELCHIORRI  CLAUDIO  ELETTRONICA, INFORMATICA E SISTEMISTICA  Prof. associato  K04X  5  5
 
2  ARDUINI  DANIELE  ELETTRONICA, INFORMATICA E SISTEMISTICA  Tecnico laureato    4  4
3  DONINI  FRANCO  ELETTRONICA, INFORMATICA E SISTEMISTICA  Tecnico    3  4

1.10.2 Personale universitario di altre Università

Cognome Nome Università Dipart./Istituto Qualifica Settore
scient.
Mesi
uomo
2000 2001
 
 

1.10.3 Titolari di assegni di ricerca

Cognome Nome Dipart./Istituto Anno del titolo Mesi
uomo
2000 2001
 
 

1.10.4 Titolari di borse per Dottorati di Ricerca e ex L. 398/89 art.4 (post-dottorato e specializzazione)

Cognome Nome Dipart./Istituto Anno del titolo Mesi uomo
1. AMATO  DAVIDE  ELETTRONICA, INFORMATICA E SISTEMISTICA  2001 
2. ARCARA  PAOLO  ELETTRONICA, INFORMATICA E SISTEMISTICA  2001  16 

1.10.5 Personale a contratto da destinare a questo specifico programma

Qualifica Costo previsto Mesi uomo
1. Collaboratore scientifico  16 
2. Collaboratore scientifico  16 

1.10.6 Personale extrauniversitario dipendente da altri Enti

Cognome Nome Dipart./Istituto Qualifica Mesi uomo


Parte: II
2.1 Titolo specifico del programma svolto dall'Unità di Ricerca

Testo italiano

Sistemi robotici per la telemanipolazione

Testo inglese

Robotic Systems for Telemanipulation

2.2 Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Testo italiano

Storicamente, la telemanipolazione è stata una tra le prime specializzazioni della robotica ad essere sviluppate. Infatti, sin dai primi anni '50 sono stati realizzati dispositivi di diversa natura usati in ambito nucleare [1] o in altre aree come la medicina (per uso in protesi [2]). Si vedano comunque [3-5] per una panoramica sufficientemente completa sulle diverse applicazioni.
Sebbene questo settore abbia ricevuto un notevole interesse iniziale, e sebbene esistano diversi dispositivi funzionanti [6-11], si puo` comunque asserire che probabilmente le aspettative iniziali di sviluppo ed utilizzo di dispositivi robotici per la telemanipolazione non sono state pienamente soddisfatte. Importanti fattori che hanno limitato la diffusione di questa tecnologia sono probabilmente i problemi originati dal fatto di avere l'operatore e il dispositivo robotico che svolge il compito in due locazioni differenti. Cio` da una parte rende difficile per l'operatore seguire lo svolgimento del compito e dall'altra puo` originare problemi di instabilita` e di controllo, specialmente in presenza di ritardi legati alla trasmissione dei dati. Altri problemi sono ascrivibili all'interfaccia con l'operatore umano. Infatti, dopo un tempo relativamente breve puo` risultare difficoltoso per l'operatore lavorare in modo efficiente, in quanto si stanca facilmente e in genere non ha una completa percezione dell'ambiente remoto sul quale cerca di operare.
D'altra parte, si assiste attualmente ad un rinnovato interesse per applicazioni robotiche di questo tipo, a seguito anche delle crescenti attivita` umane nello spazio e in genere in ambienti "ostili" (per esempio sottomarini), del possibile utilizzo in operazioni "sociali" (come la telemedicina, il demining), della diffusione di Internet con la conseguente possibilita` di utilizzare effettivamente in modo diffuso e relativamente semplice questa tecnologia.

Per quanto riguarda gli aspetti di controllo, piu` vicini agli interessi di ricerca della U.O. proponente, si puo` dire che l'introduzione della "riflessione di forza" dal sito "slave" (remoto) a quello "master" (locale, dove è attivo l'operatore) serve ad aumentare la percezione dell'interazione con l'ambiente, e quindi in un certo senso l'efficienza complessiva del sistema, ma dall'altro come noto introduce una potenziale instabilita` nel dispositivo.
Infatti, in teleoperatori senza riflessione di forza (e/o senza un controllo di cedevolezza locale) lo slave è controllato sulla base della posizione del master. Per tale motivo il sistema complessivo risulta rigido ed errori tra le posizioni del master e dello slave possono creare forze di interazione eccessive e/o indesiderate. Un modo per aumentare le prestazioni (per esempio il tempo necessario per svolgere un compito, le forze scambiate con l'ambiente, ecc.) è quello di trasmettere all'operatore informazioni sulle forze esercitate durante l'esecuzione del compito. D'altra parte, si puo` facilmente dimostrare che elevati valori del guadagno di "riflessione di forza" (cioe` il guadagno con il quale si determina l'intensita` della forza trasmessa all'operatore) possono destabilizzare il sistema, in particolar modo se sono presenti ritardi sulla linea di trasmissione. Infatti, in teleoperazioni a "riflessione di forza tradizionale", dove l'informazione trasmessa sulla forza è ottenuta direttamente da quella misurata, il guadagno di riflessione deve essere mantenuto molto basso per garantire stabilita`, a valori tali da non risultare spesso sufficienti per avere una retroazione significativa.
In letteratura, per far fronte a questo problema sono state proposte diverse tecniche di controllo, interessanti sia per gli aspetti metodologici che per i risultati applicativi. Tra le piu` significative si possono citare: la "riflessione di forza tradizionale", lo "Shared Compliance Control (SCC)", schemi basati su passivita` e il controllo predittivo [12-16]. Si veda [5] per una discussione dettagliata ed un confronto sperimentale tra questi schemi. In ogni caso, vi sono ancora alcuni aspetti non completamente risolti, per esempio il fatto di dovere controllare sia al lato master che al lato slave un sistema dinamico di tipo MIMO (multi-input multi output) nonlineare, il fatto che il ritardo di comunicazione possa essere non costante, il fatto di potere eventualmente perdere alcuni "pacchetti" di dati durante la trasmissione (come puo` avvenire utilizzando Internet con alcuni protocolli di comunicazione).

Un altro aspetto molto importante per l'uso di sistemi di telemanipolazione riguarda la struttura meccanica e la dotazione sensoriale dei dispositivi master e slave. Da una parte, strutture antropomorfe (sia al lato master che al lato slave) ed elevata sensorizzazione [17-19] facilitano l'esecuzione dei compiti e la sensazione di presenza nel sito remoto, ma ovviamente dall'altro possono risultare molto complesse e di limitata affidabilita`. È quindi di interesse la disponibilita` di apparecchiature che uniscano caratteristiche di semplicita` alla possibilita` di interagire in modo sufficientemente "destro" con l'ambiente (slave) e che siano semplici da operare (master) e permettono all'operatore di avere una percezione il piu` possibile realistica dell'ambiente remoto e dell'interazione.

Stante questo quadro generale, si ritiene che sia di notevole interesse l'avvio di un programma di ricerca che affronti alcune delle problematiche sopra esposte. In particolare, con la ricerca proposta si intendono sostanzialmente affrontare i seguenti aspetti:
1) lo sviluppo e la verifica sperimentalmente di tecniche di controllo di sistemi non lineari di tipo MIMO in presenza di ritardo;
2) lo studio di dispositivi di tipo "haptic" per l'interazione con l'operatore;
3) la valutazione delle capacita` di utilizzo in compiti di telemanipolazione di sistemi robotici non complessi dal punto di vista cinematico (ad es. pinze sensorizzate);
4) il perfezionamento di tecniche di controllo di dispositivi robotici tramite l'utilizzo della rete Internet.

Testo inglese

Historically, telemanipulation has been one of the first areas in robotics to be developed. As a matter of fact, since the early '50s robotic systems were developed for the nuclear environment [1] or, in a completely different framework, for human prosthesis [2]. See [3-5] for an overview of applications. Although this field has received an initial noticeable research interest, and despite the existing operating devices, see for example [6-11], there is the sensation that the initial expectations have not been fully respected. Probably, the main reasons derive from the problems originated by the fact that the operator and the robotic device are in different locations, that on one hand makes it difficult for the operator to follow the development of the tasks and on the other may originate instability and control problems, especially when time-delays are present. Other problems are generated by the interface with the human operator, since it has been noticed that after a relatively short time it may be difficult to operate efficiently, to remain concentrate or, in general, to have a real perception of the remote environment.
On the other hand, currently there is a renewed interest for robotic applications of this type, because of the growing activities in space and in hostile environments (e.g. underwater), of the possible use in "social" activities (telemedicine, demining, …), of the rapid growing of Internet with the possibility of really using in a simple and diffuse manner this technology.

Concerning the control aspects, the "force reflection" from the slave to the master site is useful for increasing the perception of the remote environment and of the interaction, and in this sense it helps to increase the efficiency of the system. Unfortunately, it may also create stability problems, especially when time-delays are present in the control loop. As a matter of fact, in teleoperators with no force reflection (and without a local compliance control) the slave is controlled on the basis of the master position. Therefore, the whole system tends to be stiff and errors between the positions of the master and of the slave can generate interaction forces too large. A possible way to increase the performances consists of transmitting to the operator information about the interaction forces. On the other hand, it may be easily shown that high values of the "force reflection" gain can destabilize the system, especially when time-delays are present. As a matter of fact, in "traditional force reflection" control schemes the gain must be kept at very low values, often not adequate to have a significant force feedback.
Several control techniques have been proposed in the literature to solve this problem. Among the most interesting, one can refer to the "Shared Compliance Control (SCC)", to passivity-based schemes, to predictive control [12-16]. See [5] for a detailed discussion and an experimental comparison of these techniques. Anyway, some aspects have not been completely solved yet: for example the proposed control schemes assume to have a linear (or linearized) and decoupled dynamics both at the master and slave side. In general this is not true, since it is well known that the robots have a MIMO nonlinear coupled dynamics. Other aspects are that the time-delay may be non-constant, and that data packets can be lost in the transmission, as it may happen using Internet with some communication protocols.

Another very important aspect concerns the mechanical structure and the sensorial equipment of the master and slave devices. In fact, on one hand highly sensorized anthropomorphic structures [17-19] help in the task execution and in the perception of the remote environment, but on the other they may result very complex and non reliable. It is therefore of interest the availability of devices that are both simple and sufficiently "rich" to operate with an adequate degree of dexterity (slave) or to be interfaced with the operator (master).

In this general framework, it is believed that a research program dealing with some of the above problems may be of real interest both at the methodological and application levels. In particular, this proposal will consider the following points:
1) the development and the experimental verification of control techniques of nonlinear MIMO systems with time-delays;
2) the study of "haptic" devices for the user interaction;
3) the evaluation of non complex (but sufficiently dexterous) robotic system in telemanipulaiton tasks, with particular reference to grippers and end-effectors);
4) the use of Internet for controlling robotic devices in teleoperations.

2.2.a Riferimenti bibliografici

[1] R.C. Goertz, R.C. Thompson, "Electronically Controlled Manipulators", Nucleonics, 46-47, 1954.
[2] A. Kobrinskii, "The Thought Control the Machine: Development of a Bioelectric Prosthesis, Proc. 1st. IFAC World Congress on Automatic Control, Moscow, Russia, 1960.
[3] T.B. Sheridan, "Telerobotics", Automatica, Vol. 25, No. 4, pp. 487-507, 1989.
[4] T.B. Sheridan, "Telerobotics, Automation, and Human Supervisory Control", The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1992.
[5] C. Melchiorri, A. Eusebi, "Telemanipulation: System Aspects and Control Issues", in "Modelling and Control of Mechanisms and Robots", C. Melchiorri, A. Tornambe`, Eds., World Scientific Pub., June 1996.
[6] Stieber M., Trudel C., Hunter D., "Robotic Systems for the International Space Station", IEEE ICRA97, Albuquerque, NM, 1997.
[7] M. Oda, "Japan's Space Automation and Robotics Activities", Workshop on Teleoperation and Orbital Robotics, 1992 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Nice, F, May 1992.
[8] F.M. Smith, D.K. Backman, S.C. Jacobsen, "Telerobotic Manipulator for Hazardous Environments", Journ. of Rob. Syst., Vol. 9, No. 2, pp. 251-260, 1992.
[9] G. Hirzinger, B. Brunner, J. Dietrich, J. Heindl, "Sensor-Based Space Robotics-ROTEX and Its Telerobotic Features", IEEE Trans. on Rob. and Aut., Vol. 9, No. 5, pp. 649-663, Oct. 1993.
[10] G. Hirzinger, B. Brunner, J. Dietrich, J. Heindl, "ROTEX - Th efirst remotely controlled robot in space", Proc. IEEE ICRA'94, S. Diego, CA, May 8-13, 1994.
[11] Proc. TELEMAN-ERNET Congress, Leeuwenhorst Congress Centrum, Noordwijkerhout, The Netherlands, July 1-5, 1995.
[12] W.S. Kim, B. Hannaford, A.K. Bejczy, "Force-Reflecting and Shared Compliant Control in Operating Telemanipulators with Time Delay", IEEE Trans. on Rob. and Aut., Vol. 8, No. 2, pp. 176-185, Apr. 1992.
[13] J.A. Anderson, M.W. Spong, "Bilateral Control of Teleoperators with Time Delay", IEEE Trans. on Aut. Contr., Vol. 34, No. 5, pp. 494-501, May 1989.
[14] J.A. Anderson, M.W. Spong, "Asymptotic Stability for Force Reflecting Teleoperators with Time Delay", Proc. 1989 IEEE Int. Conf. on Rob. and Aut., pp. 1618-1625, Scottsdale, AZ, 1989.
[15] G. Niemeyer, J.J.E. Slotine, "Stable Adaptive Teleoperation", Proc. ACC'90, American Control Conference, San Diego, CA, May 23-25, 1990.
[16] G. Niemeyer, J.J.E. Slotine, "Stable Adaptive Teleoperation", IEEE Journ. of Ocean. Engin., Vol. 16, No.1, pp. 152-162, Jan. 1991.
[17] M. Bergamasco, B. Allotta, L. Bosio, L. Ferretti, G. Parrini, G.M. Prisco, F. Salsedo, G. Sartini, "An Arm Exoskeleton System for Teleoperation and Virtual Environments Applications", Proc. IEEE ICRA'94, S. Diego, CA, May 8-13, 1994.
[18] http://www.androidworld.com/
[19] G. Hirzinger, B. Brunner, K. Landzettel, J. Schott, "Preparing a new generation of space robots - A survey of research at DLR", Robotics and Aut. Systems, Special Issue on "Space Robotics in Europe, Vol. 23, No. 1-2, March 1998.
[20] C. Melchiorri, A. Eusebi,`` Stability Analysis of Bilateral Teleoperation Robotic Systems'', 3rd. European Control Conf., ECC'95, Rome, Italy, Sept. 5-8, 1995.
[21] A. Eusebi, C. Melchiorri, "Force Reflecting Telemanipulators with Time-Delay: Stability Analysis and Control Design", IEEE Trans. on Rob. and Aut., Vol. 14, No. 4, 635-640, August 1998.
[22] S. Stramigioli, C. Melchiorri, and S. Andreotti, ``Intrinsically Passive Grasping and Manipulation'', submitted to IEEE Trans. on Rob. and Aut., Nov. 1999.
[23] S. Stramigioli, C. Melchiorri, and S. Andreotti, ``A Passivity-Based Control Scheme for Robotic Grasping and Manipulation'', 38th CDC, Phoenix, AZ, Dec. 7-10, 1999.
[24] C. Melchiorri, S. Stramigioli, S. Andreotti, ``Using Damping Injection and Passivity in Robotics Manipulation'', AIM'99, Int. Conf. on Adv. Intel. Mechatronics, Atlanta, GA, Sept. 19-22, 1999.
[25] S. Stramigioli, A. van der Schaft, B. Maschke, S. Andreotti, C. Melchiorri, ``Geometric Scattering in Telemanipulation of Port Controlled Hamiltonian Systems'', submitted to 39th CDC'2000, Conf. on Decision and Control, Sydney, Australia, 12-15 Dec. 2000.
[26] C. Melchiorri, G. Vassura, "Design of a Three-Contact, Three Degree-of-Freedom Gripper for Intra-Vehicular Robotic Manipulation",1st IFAC Work. on Space Robotics, SPRO98, Montreal, Canada, Oct. 19-22, 1998.
[27] C. Melchiorri, G. Vassura, ``Development and Application of Wire-Actuated Haptic Interfaces'', Int. Journal of Intelligent and Robotic Systems, Special Issue on ``Humanoid Robotics and Biorobotics'', J. Lenarcic Ed., Jan. 1999.
[28] C. Melchiorri, G. Vassura, P. Arcara, ``What Kind of Haptic Perception Can We Get With a One-Wire Interface?'', 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA'99, Detroit, MI, May 10-15, 1999.
[29] C. Melchiorri, ``Traslational and Rotational Slip Detection and Control in Robotic Manipulation'', 14th IFAC World Congress, Beijing, CH, July 5 - 9, 1999.
[30] G. Vassura, C. Melchiorri, "Three-Finger Grasping for Intra-Vehicular Space Experiments", WAC'2000, Maui, Hawaii, June 11-16 2000.
[31] L. Biagiotti, F. Fabbri, C. Melchiorri, G. Vassura, "Control of a Robotic Gripper for Grasping Objects in No-Gravity Conditions'', submitted to 39th CDC'2000, Conf. on Decision and Control, Sydney, Australia, Dec. 12-15, 2000.
[32] A. Macchelli, C. Melchiorri, D. Arduini, "Real-time Linux Control of a Haptic Interface for Visually Impaired Persons'', submitted to the IFAC Symp. on Robot Control -- SYROCO'00, Sept. 21-23, 2000, Vienna, A.
[33] C. Bonivento, C. Melchiorri, G. Vassura G. Ferretti, C. Maffezzoni, G. Magnani, S. Caselli, F. Zanichelli, ``A Dexterous Gripper for Space Robotics'', 5th Int. Symp. on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space, SAIRAS'99 ESTEC, Noordwijk, NL, June 1 - 3, 1999
[34] C. Bonivento, A. Tonielli, C. Melchiorri, ``A PC-Based Rapid Prototyping Workstation for the Design of Motion Control Systems'', 1st IFAC Conf. on Mechatronic Systems, Darmstadt, G, Sept. 18-20, 2000.

2.3 Descrizione del programma e dei compiti dell'Unità di Ricerca

Testo italiano

Si ritiene che l'utilizzo di sistemi robotici per la telemanipolazione sia di notevole interesse dal punto di vista scientifico e per le aspettative di un diretto impiego in settori come la medicina, i servizi, l'esplorazione, l'uso in ambienti pericolosi per l'uomo, eccetera.
Infatti, come gia` fatto notare nella Sezione 2.2., nonostante il rilevante lavoro di ricerca e di realizzazione di dispositivi sperimentali sviluppato sin dagli anni 50', restano ancora da affrontare o da risolvere in modo soddisfacente diverse problematiche, sia metodologiche che tecnologiche. Per quanto riguarda il controllo, si puo` osservare che, anche se la letteratura in riguardo è molto vasta, le tecniche proposte non danno risultati ottimali in presenza, per esempio, di ritardi di comunicazione tra master e slave variabili nel tempo (come succede nel caso di utilizzo di Internet per la comunicazione dei dati). Altro problema è il fatto che le tecniche proposte considerano usualmente il caso di dinamica dei sistemi master e slave lineare e spesso di tipo SISO (single input single output), mentre in realta` si ha a che fare con dinamiche non lineari con accoppiamenti, spesso non perfettamente compensate. Inoltre, è senz'altro di interesse lo studio e la sperimentazione di opportuni dispositivi robotici che permettano al lato master un controllo il piu` possibile esatto del sistema e dell'interazione (con la percezione di informazioni sensoriali remote) e al lato slave una capacita` operativa il piu` possibile flessibile e versatile.

Gli obiettivi principali della ricerca proposta sono due. Da un lato si intende approfondire da un punto di vista metodologico lo studio di tecniche di controllo per sistemi con ritardo, dall'altro si intende completare in laboratorio un sistema robotico che unisca caratteristiche di semplicita` ad una sufficiente destrezza e dotazione sensoriale.
Dal punto di vista metodologico, si intende proseguire una attivita` di analisi della stabilita` di sistemi con ritardo [20,21] e di estensione a questo caso di una tecnica di controllo basata su passivita` e "damping injection" [22,23], detta IPC (Intrinsically Passive Control) e gia` testata sperimentalmente in compiti di manipolazione su prototipi di laboratorio [24]. Tale tecnica di controllo sembra offrire buone prestazioni anche in questo campo. In questa attivita` si intende continuare una collaborazione gia` in atto con il Dr. S. Stramigioli (Delft University of Technology, Delft, NL), con il Prof. A. van der Schaft (Twente University, Enschede, NL), e con il Prof. B. Masckhe (Conservatoire National des Arts et Metiers, Paris, F) [25]. La tecnica proposta, definita dal punto di vista metodologico utilizzando il formalismo Hamiltoniano generalizzato con l'introduzione di tensori di dissipazione nell'equazione che descrive la dinamica del sistema, a parte il rigore formale ha una interpretazione fisica molto semplice, che la rende molto adatta al controllo di dispositivi elettromeccanici. Infatti, l'azione di controllo puo` essere interpretata direttamente in termini di azione di elementi dinamici come masse, molle e smorzatori, ed il controllo stesso provvede a "dissipare" l'energia in eccesso che si viene a creare nel sistema in seguito per esempio alle interazioni con l'ambiente (damping injection). Questa tecnica di controllo, come detto, è gia` stata verificata sperimentalmente con successo in laboratorio, e si presta ad essere applicata anche al caso di sistemi master-slave con ritardo di trasmissione. In tal senso, si valutera` la realizzazione di un dispositivo di telemanipolazione tra Bologna e Delft (NL), collegato tramite Internet.
Inoltre, con questa proposta, si intende parallelamente approfondire e portare ad una avanzata fase sperimentale un'attivita` di ricerca in parte gia` avviata presso la U.O. proponente nel settore dei sistemi robotici per la telemanipolazione, con integrazione di risultati gia` ottenuti in altri campi come quelli dei dispositivi per interazione con realta` virtuale e dei sensori avanzati per la manipolazione, si vedano per esempio [26-29,30-32]. Questo tipo di attivita` ha gia` visto negli anni passati i ricercatori della U.O. proponente impegnati nello sviluppo di diversi prototipi di interfacce haptic (basate su un concetto di "difettivita`", cioe` dotate di meno gradi di liberta` di quelli strettamente necessari per l'esecuzione di un dato compito, parzialmente compensata dalla definizione di opportune leggi di controllo) e di esemplari di pinze e mani robotiche con diversi gradi di destrezza e diverse dotazioni sensoriali. In particolare, per quanto riguarda queste ultime realizzazioni, l'esperienza maturata porta a dire che sarebbero da privilegiare dispositivi non troppo complessi dal punto di vista della cinematica, anche se dotati di una adeguata mobilita` e dotazione sensoriale (forza/coppia, tattile, prossimita`, ecc).

In sintesi, gli obiettivi di questa ricerca sono:
a) la definizione di opportune tecniche di controllo di sistemi robotici per la telemanipolazione, che considerano quindi fenomeni di ritardo nella trasmissione delle informazioni tra sistema "master" e sistema "slave";
b) lo sviluppo di prototipi di laboratorio per verificare sperimentalmente le tecniche di controllo di cui al punto a);
c) lo studio di opportune interfacce uomo-sistema robotico per l'utilizzo del dispositivo (interfacce "haptic" piu` o meno evolute).

La pianificazione di massima prevista per la ricerca proposta e` suddivisa, per il periodo biennale previsto, in 4 fasi temporali di circa sei mesi ciascuna. In ciascuna fase sono previste attivita` sia di tipo metodologico che di tipo realizzativo/sperimentale. Alcune delle attivita` si estendono su piu` periodi temporali.
Fase 1 (costo 25 Ml, 12.911 Euro)
F1a: Aggiornamento dello stato dell'arte sulle tecniche di controllo di sistemi di telemanipolazione
F1b: Modellistica con uso delle variabili di scattering in sistemi hamiltoniani (con ritardo)
F1c: Inizio dello realizzazione di un semplice setup di laboratorio su cui testare sperimentalmente le tecniche di controllo, composto da due dispositivi ad un grado di liberta` e opportunamente sensorizzati (strain-gauges) per la misura della forza
F1d: Adattamento Hw/Sw di dispositivi robotici per la manipolazione, gia` esistenti presso il laboratorio, per compiti di telemanipolazione: si pensa di utilizzare in particolare una pinza a tre gradi di liberta` ed elevata sensorizzazione come organo di manipolazione
Fase 2 (costo 40 Ml, 20.658 Euro)
F2a: Analisi metodologica della tecnica di controllo IPC per estenderla al caso di sistemi con ritardo
F2b Inizio della valutazione (tramite simulazioni) delle tecniche di controllo IPC, sia su sistemi monodimensionali che su sistemi almeno a due gradi di liberta`, con particolare riferimento al caso di ritardi variabili nel tempo
F2c Completamento del primo setup di laboratorio
F2d Inizio dell'allestimento di un secondo setup piu` evoluto, che comprendera` un robot antropomorfo con un end-effector adeguatamente sensorizzato per poter verificare in casi piu` complessi (dinamiche non lineari con accoppiamenti) le prestazioni dell'IPC
Fase 3 (costo 45 Ml, 23.241 Euro)
F3a Verifiche sperimentali sul primo setup di laboratorio; tale setup grazie alla sua semplicita` realizzativa servira` infatti ad evidenziare le caratterisitiche principali della tecnica di controllo proposta
F3b Completamento del secondo setup per la telemanipolazione
Fase 4 (costo 30 Ml, 15.494 Euro)
F4a Verifiche sperimentali dell'IPC su di un sistema complesso, con la possibilita` di effettuare tali verifiche tramite Internet in forma bilaterale con Delft (master a Bologna e slave a Delft o viceversa)
F4b Possibilita` per le altre UU.OO. del progetto di accedere alle risorse e ai dispositivi robotici del laboratorio tramite Internet.

I principali risultati attesi da questa attivita` sono essenzialmente:
- definizione di algoritmi di controllo di sistemi di telemanipolazione in presenza di ritardo sul canale di comunicazione
- realizzazione di prototipi di sistemi robotici di laboratorio per la temanipolazione
- verifica di tecniche di controllo di sistemi dinamici non lineari in presenza di ritardi, possibilmente tempo-varianti;
- software di simulazione delle tecniche di controllo;
- architettura Hw/Sw di controllo ed acquisizione informazioni sensoriali;
- pubblicazioni su riviste scientifiche ed atti di congressi (settori della robotica e dei controlli) per la disseminazione dei risultati ottenuti, disseminazione che avverrà anche tramite una monografia specifica relativa all'intero programma di ricerca - si veda il Modello A.

Nel quadro del piano di attivita` complessiva del progetto nazionale, si intende instaurare sinergie e/o utilizzare i prodotti dei Temi MANIP (Manipolazione), ARCH (Architetture di controllo), INTER (controllo dell'interazione) e SENS (Sensori per la robotica), che risultano complementari alle attivita` proposte. Per esempio, per quanto riguarda i sensori è in atto da diversi anni una collaborazione con ricercatori di UNIPI per lo sviluppo e l'utilizzo di sensori tattili e di forza/coppia, collaborazione che ha gia` portato alla realizzazione di alcuni prototipi sensoriali e allo sviluppo di alcune tecniche di monitoraggio e controllo dello scivolamento [29]. Tali prototipi e tecniche di controllo, delle quali si intende proseguire lo sviluppo, saranno utilizzabili in questo progetto sia dalla U.O. proponente che dalle altre interessate. Per quanto riguarda il Tema MANIP (coordinato da UNINA) è gia` da tempo attiva una collaborazione con il POLIMI per lo sviluppo di algoritmi di controllo di posizione forza per pinze robotiche [33], mentre si è interessati agli sviluppi del Tema ARCH (coord. POLIMI) per la realizzazione di sistemi di basso costo per il controllo in tempo reale di sistemi elettromeccanici. In tale attivita` si intende collaborare con POLITO, che ha attivato una linea di ricerca simile a quanto sviluppato a Bologna su schede DSP per il controllo [34], e mettere a disposizione dell'intero progetto il know-how e la possibilita` di utilizzare versioni real-time di sistemi operativi come Linux per PC [32]. Infine, si è interessati agli sviluppi sia metodologici che realizzativi di quanto proposto nel Tema INTER (coord. POLITO) per quanto riguarda le interfacce haptic (che saranno peraltro studiate anche a Bologna) e le interazioni uomo-sistema robotico.
Si noti inoltre che la realizzazione di un setup di telemanipolazione utilizzabile via Internet consentira` anche alle altre UU.OO. interessate al Tema TELE, in particolare POLIMI e UNIROMA2, di usufruire della possibilita` di verificare sperimentalmente i propri risultati accedendo alle attrezzature presso il DEIS.

Infine, si segnala che UNIBO ha provveduto alla creazione (e provvedera` alla gestione) del sito http://www-lar.deis.unibo.it/mistral/, contenente al momento informazioni sulla struttura del programma ed i collegamenti ai siti delle varie Unità. In futuro, qui si potranno reperire informazioni sulle attivita` di MISTRAL quant'altro di interesse per il programma.

Breve descrizione della U.O.
Presso il LAR (Laboratorio di Automazione e Robotica) del DEIS dell'Universita` di Bologna è attivo da piu` di 15 anni un gruppo di ricerca in robotica che ha conseguito alcuni risultati di ricerca, sia metodologici che realizzativi di prototipi avanzati, noti a livello nazionale ed internazionale. In particolare, collaborando strettamente con ricercatori del DIEM, il Dipartimento di Meccanica della stessa Universita`, questo gruppo ha potuto sviluppare alcuni dispositivi robotici avanzati per la manipolazione, per l'aiuto a persone disabili, per applicazioni industriali e per uso nello spazio. Si citano come esempi realizzativi la U.B. Hand (University of Bologna robotic Hand) I e II, il progetto VIDET (Videodecodificatore tattile), il G3D (Gripper a 3 gradi di liberta`), il progetto "FastProt" (Stazione di prototipazione rapida di sistemi di controllo). Dal punto di vista metodologico, la U.O. ha lavorato sia nel campo specifico della robotica (controllo di posizione/forza, sistemi ridondanti, sensori di forza/coppia, controllo della presa e manipolazione, controllo di strutture flessibili) che in quello piu` generale del controllo non lineare. Si veda il sito http://www-lar.deis.unibo.it per una descrizione delle attivita` e delle attrezzature del LAR.

Testo inglese

The use of robotic systems for telemanipulation is of interest both at the scientific level and for the application in fields as medicine, service, exploration, use in dangerous environments, and so on.
As already pointed out in Sec. 2.2, although relevant activities have been carried out in this area since the '50s at the research and development level, some questions (both methodological and technological) have not been completely solved yet.
Concerning the control aspects, the different techniques proposed in the literature do not give optimal results in case of, for example, variable time-delays between the master and the slave (as it happens using Internet). Another problem is that the proposed techniques deal mainly with linear and de-coupled dynamics, both at the master and the slave side, while these dynamics are usually non linear and coupled. Moreover, it is of interest the study and development of suitable robotic devices allowing a precise control of the overall system and of the interaction (with the perception of remote sensorial information) at the master side, and dexterity and flexibility at the slave side.

Main objectives of the proposed research are twofold: a methodological study of control techniques for time-delay systems, and the completion of a robotic system for telemanipulation with suitable dexterity and sensoriality features.
>From a methodological point of view, it is planned to continue a research for the stability analysis of time-delay systems [20,21] and to apply to this case the so called IPC (Intrinsically Passive Control), a control technique based on passivity and on the "damping injection" principle [22,23], already experimentally tested in manipulation tasks with laboratory prototypes [24]. This control techniques seems to be very suitable for being applied in this context. In this activity, it is planned to continue an already existing cooperation with Dr. S. Stramigioli (Delft University of Technology, Delft, NL), with Prof. A. van der Schaft (Twente University, Enschede, NL), and with Prof. B. Masckhe (Conservatoire National des Arts et Metiers, Paris, F) [25].
The proposed technique, defined in the framework of the Generalized Hamiltonian formalism and the introduction of dissipation tensors in the equation describing the system dynamics, besides the formal rigorous description, has a very simple physical interpretation, that is very useful in designing control systems for electromechanical devices. In fact, the control action can be directly interpreted in terms of dynamic elements as masses, springs and dampers, and the control itself provides to dissipate (with the damping injection) excess of energy due, for example, to the interaction with the environment. This control technique has already been successfully tested with laboratory setups, and is suitable to be applied also in the case of master-slave systems with time-delay. In this sense, it is planned to develop a telemanipulation device between Bologna and Delft (NL), with an Internet connection.
Moreover, with this proposal it is planned to continue the development and integration of some research activities already active in Bologna. These activities concern advanced robotic systems for manipulation and telemanipulation, in particular haptic devices for interaction with virtual reality and tactile or force/torque sensors for manipulation, see [26-29,30-32]. The researcher of the proposing O.U. have already been involved in these activities, with the development of some prototypes of haptic interfaces (based on a defective concept, i.e. with less degrees of freedom of those strictly necessary to execute a given task, partially compensated with proper control strategies) and of grippers and robotic hands with different dexterity and sensorial equipment. In particular the experience gained in these latter activities is that kinematically non complex devices, with a sophisticated sensorial equipment, are preferable to more complex mechanism for reliability reasons.

Summarizing, the objectives of the research are:
a) definition of suitable control techniques of telemanipulation robotic systems, considering time-delays between the master and slave side and nonlinear effects;
b) development of laboratory prototypes to experimentally verify the control techniques;
c) the study of suitable man-machine interfaces (haptic interfaces).

The schedule of this research is planned, considering the 2-year plan of activities, in four phases of 6 month each. In each phase, both methodological and experimental activities are planned. Some activities extend on more than a single 6-month period.
Phase 1, cost 25 Ml (12.911 Euro)
F1a: Update of the state of the art on control of telemanipulation systems
F1b: Modeling of telemanipulation systems with scattering variables in Hamiltonian systems with time-delay
F1c: Development of a simple laboratory setup to be used to test the control techniques, composed of two one-dof devices properly sensorized
F1d: Hw/Sw development and finalization for telemanipulation activities of some already existing devices: in particular a 3 dof gripper with proximity and intrinsic tactile sensors.
Phase 2, cost 40 Ml (20.658 Euro)
F2a: Extension of the IPC control techniques to time-delay systems
F2b: Evaluation by simulation of the IPC, both on mono-dimensional and on multi-dimensional systems with time-delays
F2c: Conclusion of the development of the first laboratory setup
F2d: Development of a more complex setup, based on an anthropomorphic robot and a sensorized gripper in order to experimentally verify the IPC and a haptic interface for its overall control
Phase 3, cost 45 Ml (23.241 Euro)
F3a: Experimental verification on the simple setup of the main features of the proposed control techniques
F3b: Conclusion of the development of the more complex setup
Phase 4, cost 30 Ml (15.494 Euro)
F4a: Experimental verification of IPC on the more complex system, with the possibility of perform bilateral experiments with Delft via Internet (master in Bologna and slave in Delft or viceversa)
F4b: Possibility for other groups of the general MISTRAL program to access resources and robotic systems in Bologna via Internet.

Essentially, the main results of the activity are:
- definition of control algorithms for telemanipulators with time-delays
- developemnt of laboratory robotic systems for telemanipulation
- experimental evaluation of control techniques of nonlinear systems with (possibly time varying) time-delays
- simulation software of the proposed control methods
- Hw/Sw control architectures
- Papers on scientific journals and at international conferences for dissemination of the results, and publication of a monography on the general activity of the MISTRAL program.

In the framework of the overall national program, it is planned to cooperate with, or to use the results of, the other Workpackages. In particular, MANIP (manipulation), ARCH (control architectures), INTER (control of interaction) and SENS (sensors) that are very close and complementary to the proposed activities. For example, since several years a cooperation is active with researchers of UNIPI for the development and use of tactile and force/torque sensors. Within this cooperation, some prototypes of sensors integrating tactile and force measurements have been developed, as well as techniques for slip detection and control [29]. These prototypes and techniques, on which it is planned to continue the research activity, will be available also to interested O.U. Concerning the Workpackage MANIP (coordinated by UNINA), a collaboration is already active with POLIMI for the study of position/force control techniques for robotic grippers [33]. Moreover, the results of the Workpackage ARCH (coord. POLIMI) are of interest, in particular for the possibility of having low-cost control systems based on PC and DSP boards (see POLITO and some results already obtained by UNIBO [34]), and for using real-time O.S. as Linux [32]. In this context some results already obtained in Bologna will be available to the interested O.U.
The methodological and technological results of the Workpackage INTER (coord. POLITO) are important, in particular for the haptic interfaces (that will be studied also in Bologna) and the interaction operator-robotic system.
Note that the development of a telemanipulation setup accessible via Internet will also allow to other groups interested in the Workpackage TELE, in particular POLIMI and UNIROMA2, to experimentally verify their results.

Finally, UNIBO has provided to the creation of the web site http://www-lar.deis.unibo.it/mistral, where at the moment information about the structure of the MISTRAL program and the links to the participating groups are present. In the future, all the information about MISTRAL activities will be available here.

Brief description of the Research Unit.
Since 1985 a research group is active in robotics at LAR (Laboratory of Automation and Robotics) of DEIS, University of Bologna, with some results and achievements known both at a national and international level. In cooperation with people of DIEM, the Dept. of Mechanical Engineering, several robotic devices have been developed for advanced manipulation, disable people, industrial and space applications. Significant examples are the U.B. Hand I and II Project (University of Bologna robotic hand), VIDET (Videodecoder by touch), G3D (3 dof gripper), "FastProt" (rapid prototyping workstation for control systems). From a methodological point of view, researchers at UNIBO are interested in posiiton/force control, redundant systems, sensors, dexterous manipulation, control of flexible structures, non linear and robust control. See the url http://www-lar.deis.unibo.it/ for a description of the activities and of the equipment available at LAR.

2.4 Descrizione delle attrezzature già disponibili ed utilizzabili per la ricerca proposta

Anno di acquisizione Descrizione
Testo italiano Testo inglese
1.  1992 Robot COMAU SMART3S con "controllo aperto"  Robot COMAU SMART3S with open control architecture 
2.  1989 Robot PUMA 560 con controllo aperto (RCCL/RCI)  Robot PUMA 560 with open control (RCCL/RCI) 
3.  1999 Sensori di Forza/Coppia e tattili (commerciali e sviluppati al LAR)  Force/Torque and tactile sensors (commercial and developed at LAR) 
4.  2000 Pinza robotica ad elevata sensorizzazione a tre gradi di liberta` sviluppata presso il Lab. di Automazione e Robotica del DEIS in collaborazione con il DIEM (Dip. Meccanica)  Three-dof gripper with advanced sensorial equipment developed at LAR (Lab. of Automation and Robotics) of DEIS in cooperation with DIEM (Mech. Dept.) 
5.  1998 VIDET, prototipo di interfaccia haptic per interazione con relata` virtuale, sviluppato presso il Lab. di Automazione e Robotica del DEIS in collaborazione con il DIEM (Dip. Meccanica)  VIDET, a haptic interface developed at LAR (Lab. of Automation and Robotics) of DEIS in cooperation with DIEM (Mech. Dept.) 


2.5 Descrizione della richiesta di Grandi attrezzature (GA)

Attrezzatura I
Descrizione

valore presunto (milioni)   percentuale di utilizzo per il programma

Attrezzatura II
Descrizione

valore presunto (milioni)   percentuale di utilizzo per il programma


Parte: III
3.1 Costo complessivo del Programma dell'Unità di Ricerca

Voce di spesa Spesa Descrizione
Euro Testo italiano   Testo inglese  
Materiale inventariabile 55  28.405  Schede di interfaccia, motori elettrici di taglia opportuna, Schede di controllo assi, sensori di forza/coppia, sistema di visione stereo, schede DSP, workstation  I/O boards, electric drives and actuators, PC-based control boards for electr. drives, force/torque sensors, stereo-vision system, DSP boards, workstation 
Grandi Attrezzature        
Materiale di consumo e funzionamento 2.582  Materiale di consumo di laboratorio  Laboratory consummables 
Spese per calcolo ed elaborazione dati        
Personale a contratto 32  16.527  Sviluppo di software e hardware di controllo; Attivita` sperimentale in laboratorio  Development of hardware/software control platforms; Experimental activity 
Servizi esterni 4.132  Lavorazioni meccaniche o realizzazioni elettriche  Mechanical and/or electrical works 
Missioni 40  20.658  Partecipazione alle riunioni nazionali di MISTRAL; partecipazione ad almeno 3 conferenze internazionali (1 o 2 persone).  MISTRAL national meetings, participation to (at least) three international conferences (1 or two people) 
Altro        


  Euro
Costo complessivo del Programma dell'Unità di Ricerca 140  72.304 
 
Costo minimo per garantire la possibilità di verifica dei risultati 110  56.810 
 
Fondi disponibili (RD) 25  12.911 
 
Fondi acquisibili (RA) 17  8.780 
 
Cofinanziamento richiesto al MURST 98  50.613 
 


Parte: IV
4.1 Risorse finanziarie già disponibili all'atto della domanda e utilizzabili a sostegno del Programma

QUADRO RD

Provenienza Anno Importo disponibile nome Resp. Naz. Note
Euro
Università          
Dipartimento          
MURST (ex 40%)          
CNR 1999   3.615     
Unione Europea          
Altro 1999   18  9.296    ASI 
TOTAL   25  12.911     

4.1.1 Altro

La quota riportata in "Altro" (18 Ml) e` parte di un finanziamento ASI (Agenzia Spaziale Italiana) per lo sviluppo di una pinza robotica ad elevata sensorizzazione. Contratto ARS-99-54.

4.2 Risorse finanziarie acquisibili in data successiva a quella della domanda e utilizzabili a sostegno del programma nell'ambito della durata prevista

QUADRO RA

Provenienza Anno della domanda o stipula del contratto Stato di approvazione Quota disponibile per il programma Note
Euro
Università 2000   disponibile in caso di accettazione della domanda  17  8.780   
Dipartimento          
CNR          
Unione Europea          
Altro          
TOTAL     17  8.780   

4.2.1 Altro


4.3 Certifico la dichiarata disponibilità e l'utilizzabilità dei fondi di cui ai punti 4.1 e 4.2:      SI     

Firma ____________________________________________




(per la copia da depositare presso l'Ateneo e per l'assenso alla diffusione via Internet delle informazioni riguardanti i programmi finanziati; legge del 31.12.96 n° 675 sulla "Tutela dei dati personali")




Firma ____________________________________________ 29/03/2000 09:09:45     





Last updated: February 5, 2002
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