HUMAN-ROBOT COLLABORATION: PROGETTAZIONE E IMPLEMENTAZIONE DI UN FRAMEWORK DI FUNCTIONAL SAFETY CON IL ROBOT FRANKA EMIKA

This thesis work, carried out in collaboration with Bosch , designs and validates a modular software framework for functional safety in collaborative robotics, based on the ROS 2 environment and Docker containerization. Starting from the analysis of ISO 10218 and ISO/TS 15066 standards , the project implements the four main safe interaction strategies, with a particular focus on Speed and Separation Monitoring (SSM) applied to the Franka Emika manipulator. The developed architecture is articulated on three main levels: a State Machine for coordinating operating modes , a Bridge module for hardware abstraction , and a Safe Controller dedicated to redundant validation of sensory data and fault management. The results demonstrate the system's effectiveness in ensuring the safe stop of the robot and the traceability of critical events , offering a scalable and hardware-agnostic solution for risk management in shared human-machine environments.

Il presente lavoro di tesi, svolto in collaborazione con Bosch, progetta e valida un framework software modulare per la sicurezza funzionale nella robotica collaborativa, basato sull'ambiente ROS 2. Partendo dall'analisi delle normative ISO 10218 e ISO/TS 15066, il progetto implementa le quattro principali strategie di interazione sicura, con particolare focus sullo Speed and Separation Monitoring (SSM) applicato al manipolatore Franka Emika. L'architettura sviluppata si articola su tre livelli principali: una Macchina a Stati per il coordinamento delle modalità operative, un modulo Bridge per l'astrazione hardware e un Safe Controller dedicato alla validazione ridondante dei dati sensoriali e alla gestione dei guasti. I risultati dimostrano l'efficacia del sistema nel garantire l'arresto sicuro del robot e la tracciabilità degli eventi critici, offrendo una soluzione scalabile e hardware-agnostica per la gestione del rischio in ambienti condivisi uomo-macchina.