Progettazione e controllo di un esoscheletro industriale azionato con motori brushless = Design and control of an industrial exoskeleton powered by brushless motors

Gli obiettivi di questo elaborato sono lo studio, il progetto e la realizzazione del controllo di un esoscheletro attivo per applicazioni industriali. In esso, un attuatore elettrico si occupa di riprodurre il lavoro dell’articolazione dell’anca. Infatti, questo dispositivo deve fornire un aiuto ai lavoratori in caso di flessione ed estensione del tronco, lasciando la possibilità all'operatore di camminare liberamente se necessario. Il lavoro sviluppato è frutto di uno studio molto approfondito dei robot indossabili disponibili in letteratura, i quali hanno portato ad avere un’ampia visione dello stato dell’arte, così da comprendere il problema di partenza e impostare un obiettivo di progettazione per sviluppare una soluzione ottimale per realizzarlo. Tale studio è seguito dalla progettazione della struttura meccanica prestando particolare attenzione alle regolazioni antropometriche per rendere il robot indossabile da una quantità di persone più ampia possibile e, successivamente, dal dimensionamento dei componenti necessari al funzionamento dell’attuatore elettrico. La scelta dell’unità di attuazione tiene conto sia dei movimenti da seguire durante il lavoro e la flessione dell’operatore, sia della libertà delle gambe dell’uomo durante la camminata normale. Nella seconda parte dell’elaborato è realizzato un’analisi approfondita della cinematica e della dinamica del piegamento, con l’obiettivo principale del calcolo della coppia all'anca necessaria a stabilire l’equilibrio statico. Tale coppia, viene erogata per il 30% dal sistema di attuazione elettrico così da fornire un ausilio all'operatore durante il piegamento completo. Il documento si conclude con la presentazione del modello del motore elettrico realizzato e della logica di controllo sviluppata mediante degli studi in Matlab™, sia attraverso l’interfaccia Simulink™ che Simscape Multibody™; inoltre, è presente una sezione dedicata agli sviluppi futuri della ricerca sperimentale.