Studio sull'ampliamento della progettazione di un prototipo di esoscheletro pneumatico attivo di tipo industriale = Study on the expansion of the design of an industrial-type active pneumatic exoskeleton prototype

La seguente tesi nasce con l’obiettivo di revisionare e completare la progettazione di un prototipo di esoscheletro per uso industriale che sostenga il busto dell’utilizzatore nella fase di flessione dello stesso, al fine di garantire maggiore confort nello svolgimento dell’attività lavorativa di quest’ultimo. Il prototipo in esame sviluppato in collaborazione col dipartimento DIMEAS del Politecnico di Torino è pensato per funzionare per mezzo dell’azione di un attuatore pneumatico, e tramite un sistema di funi e pulegge dovrà permettere la riduzione dello sforzo dalla muscolatura lombare e addominale nella misura del 30 %. Nella trattazione ed in particolare nel capitolo primo si è iniziato da una generale descrizione dei sistemi meccanici esoscheletrici, definendo le tipologie esistenti e i campi di applicazione, per poi analizzare lo stato dell’arte tramite una breve illustrazione dei prototipi realizzati per ogni ambito considerato e i principali prodotti di questa tipologia presenti sul mercato. Nel successivo capitolo è stato presentato il prototipo in esame descrivendone sommariamente le parti costituenti e come queste contribuiscano al funzionamento dello stesso. I principali componenti sono quindi stati descritti con maggior dettaglio in paragrafi dedicati nei quali si analizza la funzione, il montaggio, e la condizione di carico di ognuno di essi. Nel capitolo terzo si presentano in maniera riassuntiva le modifiche apportate al prototipo originale. Queste sono raggruppate in base al sotto-assieme considerato, e l’analisi è basata su tre parametri principali ovvero l’assemblaggio, la corrispondenza tra progetto e realizzazione finale del prototipo originale e la possibilità di regolarlo in altezza e larghezza. La metodologia con cui sono descritte queste modifiche è basata sul confronto tra le due soluzioni, con particolare attenzione per i diagrammi di corpo libero, in modo da rendere più evidente come e dove si è intervenuto. Nei capitoli successivi è stata trattata la fase progettuale dei principali componenti del prototipo. Partendo dalla selezione di un nuovo attuatore pneumatico che soddisfacesse le specifiche richieste in termini di ingombri, peso, pressione massima sviluppabile nelle camere, e capacità di assorbire i carichi esterni in condizioni statiche, si è proceduto con l’analisi dei diagrammi di corpo libero, li calcolo delle reazioni vincolari, la produzione dei diagrammi degli sforzi e infine col calcolo delle tensioni principali e quindi il dimensionamento per tutti i principali componenti strutturali che compongono esoscheletro.