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Un oggetto è manipolato in maniera non prensile quando esso non è direttamente ingabbiato fra le dita o il palmo della mano. Inoltre, il cosiddetto vincolo di ``force closure'' non è più rispettato in tutti gli istanti della manipolazione, ossia il moto può svilupparsi anche attraverso vincoli unilaterali, consentendo così all'oggetto di rotolare, scivolare e rompere il contatto con il robot manipolatore. Spingere oggetti, piegare vestiti, portare un bicchiere su di un vassoio, cucinare in padella e così via, sono tutti esempi di manipolazione non prensile nel quotidiano. La manipolazione non prensile può esser anche definita come dinamica nel momento in cui sia la dinamica dell'oggetto che quella del robot sono essenziali per portare a termine il compito desiderato. Approccio comune nella comunità scientifica per affrontare tale problema è quello di suddividere il complesso compito principale in sotto-compiti più semplici da risolvere singolarmente. Si definiscono quindi delle cosiddette ``primitive di moto'' come il rotolamento, sia olonomo che non, il lancio, il rimbalzo, lo slittamento, e così via. Scopo principale dell'attività di ricerca riguardo la manipolazione dinamica non prensile è quello di progettare una struttura teorica/pratica comune sotto la quale sviluppare varie primitive di controllo del moto per ciascuno dei compiti di base ad essa appartenenti. Uno stato dell’arte riguardante la manipolazione non prensile è scritta da Fabio Ruggiero qui, mentre i risultati del progetto RoDyMan sono riassunti qui.

Qui e qui viene considerato il movimento di rotolamento olonomo reciproco fra due superifici convesse a contatto: nessuna superficie è vincolata all'altra se non dal tipo di contatto stesso. In particolare, il caso preso in esame è stato quello di stabilizzare in piena gravità la posizione instabile di un disco che è libero di rotolare su di un altro disco che, invece, è attuato. Lo stesso set-up è stato preso in considerazione qui dove la teoria sulla passività è impegata per risolvere il problema di controllo, e qui e qui dove sono stati considerati i cosidetti ``matched disturbances'' nell'azione di controllo, e la soluzione trovata risiede nell'uso dell'approccio port-Hamiltoniano. Provando a generalizzare, sotto certe assunzioni sulle forme dei due corpi, un cambio di coordinate ad-hoc, con conseguente progettazione semplificata del controllo, permette qui di studiare il caso generale del rotolamento planare non prensile, in caso di vincolo olonomo, tramite classiche tecniche di controllo non lineari. Un compito di manipolazione non prensile con vincolo anolonomo può esser considerato anche quello di controllare il movimento su di un piano un robot sferico con un protusione cilindrica superiore. Tale robot è detto ``ballbot''. Un controllo con approccio geometrico e privo di coordinate è proposto qui.

L’hula-hoop è altro compito nel quale risulta coinvolto il rotolamento anolonomo. Il sistema è costituito da un asta in contatto con un cerchio: l’asta si muove per indurre, attraverso il contatto, un movimento rotatorio al cerchio. Un osservatore con guadagni elevati e un controllore sono progettati qui per evitare sia la misura delle velocità che una dipendenza completa dal modello matematico del sistema. Un’analisi formale che garantisce la limitatezza di tutte le coordinate è presentata qui.

La primitiva di moto del rimbalzo è stata studiata qui, ove il caso del tennis da tavolo è stato preso come caso di studio. Un pianificatore del moto della racchetta, che tiene conto anche del suo orientamento, è stato introdotto considerando l'intera aerodnamica della pallina in volo senza però trascurare l'esecuzione in real-time dell'intero algoritmo. Qui, invece, il compito del lancio di un oggetto deformabile è stato preso in considerazione. L'esempio di un pizzaiolo che allarga la pizza col lancio acrobatico è stato preso come caso di studio, modellato e controllato con l'ausilio di un approccio geometrico senza uso di coordinate.