Progettazione e sviluppo di un sistema embedded ad alte prestazioni per il controllo assi motori e acquisizione dati = Design and Development of a High-Performance Embedded System for Motor Axis Control and Data Acquisition

Questa tesi descrive la progettazione e lo sviluppo di un sistema embedded ad alte prestazioni per il controllo di assi motori e l’acquisizione dati, preso l'azienda Ferrari SPA. Nella fase iniziale, è stata condotta un’analisi comparativa tra diverse soluzioni commerciali di motori, individuando la serie più adatta per la realizzazione di un braccio robotico. Successivamente, sono stati selezionati motori di dimensioni ridotte della stessa serie per la costruzione di un prototipo miniaturizzato, utile per la validazione sperimentale. Viene presentata l’architettura hardware custom e, soprattutto, il firmware, che costituisce il nucleo del progetto. Per la gestione del sistema è stato scelto il sistema operativo real-time ThreadX e lo stack di rete NetX Duo, preferiti rispetto a soluzioni come lwIP e FreeRTOS per le superiori prestazioni, affidabilità e flessibilità. La comunicazione con il mondo esterno avviene in Ethernet tramite protocollo UDP, permettendo una gestione rapida e sicura dei comandi e dei dati di configurazione. Il firmware implementa una struttura multi-thread che consente la gestione concorrente delle principali funzionalità, tra cui il controllo in tempo reale dei motori e l’acquisizione dei dati dai sensori. Il controllo degli assi motori è realizzato tramite protocollo CANopen, utilizzando messaggi SDO per la configurazione e PDO per il controllo live. In parallelo, il sistema riceve e gestisce i dati provenienti da sensori collegati su una seconda periferica CAN, integrando le informazioni acquisite nel ciclo di controllo. Particolare attenzione è stata dedicata all’ottimizzazione delle routine di comunicazione e alla gestione sicura della memoria flash, per garantire la persistenza e la coerenza dei parametri di configurazione. Dopo la fase di sviluppo, il sistema è stato sottoposto ad una attività di debug e validazione, che ha confermato la piena funzionalità di tutte le componenti. Il prototipo miniaturizzato del braccio robotico ha dimostrato l’efficacia e l’affidabilità della soluzione proposta. Il lavoro svolto evidenzia come sia possibile integrare in modo efficiente la gestione di motori e sensori, la comunicazione di rete e la configurazione dinamica, offrendo una piattaforma scalabile e adattabile alle esigenze fortemente personalizzate dell'azienda.