Modelli Dinamici di Carrozzina Manuale Innovativa e Validazione Sperimentale = Dynamic Models of an Innovative Manual Wheelchair and Experimental Validation

Lo studio effettuato in questo lavoro di tesi è rivolto fondamentalmente all’analisi di due modelli dinamici di un’innovativa carrozzina manuale chiamata Handwheelchair.q. I test sperimentali sul prototipo hanno evidenziato come i movimenti di braccia e busto dell’utilizzatore, durante un ciclo di spinta, influenzano l’andamento della velocità della carrozzina. Da questa osservazione nasce l’esigenza di approfondire lo studio del fenomeno, che in questo lavoro di ricerca viene condotto mediante l’ausilio dei software MATLAB® R2019b e SOLIDWORKS® 2015. La suddivisione all’interno della trattazione ricalca cronologicamente le attività svolte: dopo una breve introduzione al tema e allo stato dell’arte, vengono dapprima esposte le attività di modellazione MATLAB® e Simulink® e successivamente i risultati ottenuti mediante SOLIDWORKS®. L’idea di una concezione innovativa di carrozzina nasce dall’esigenza di trovare una soluzione alle problematiche che interessano principalmente l’articolazione della spalla, a causa del movimento classico di spinta manuale in cui il soggetto attraverso un corrimano innesca il moto. Il movimento instaura però delle forze di reazione di compressione sull’articolazione in questione, e la ciclicità nel tempo porta ad infiammazioni, lesioni e dolorabilità dell’area interessata. Nel corso della prima parte vengono illustrati la metodologia adoperata e i risultati ottenuti in ambiente MATLAB® per l’analisi dei dati sperimentali. Lo sviluppo in Simulink® di un primo modello dinamico bidimensionale, ha permesso di ottenere il valore del coefficiente di attrito volvente ruota-terreno specifico delle condizioni di prova, da inserire in un secondo modello a parametri concentrati capace di ottenere un’adeguata convergenza dei parametri di output con quelli ottenuti da attività di laboratorio. La seconda parte invece, mira a descrivere il procedimento utilizzato in ambiente SOLIDWORKS®, partendo dalla realizzazione di parti CAD della componentistica della Handwheelchair.q, con la finalità della creazione di un modello a parametri distribuiti comprensivo della carrozzina e dell’utilizzatore. A valle del processo di modellazione tridimensionale mediante analisi del movimento in SOLIDWORKS® Motion si sono condotte simulazioni dapprima per accertare la validità del modello, e successivamente in grado di confrontare i risultati finali dell’elaborazione con quelli ottenuti sperimentalmente.