Prototipazione di BiSoft.Q: un attuatore pneumatico, deformabile e bidirezionale realizzato tramite Fabbricazione Additiva = Prototyping of BiSoft.Q: a pneumatic, deformable and bidirectional actuator fabricated through Additive Manufacturing

Il crescente interesse verso la realizzazione di robot flessibili, in grado di interagire in modo sicuro con l’uomo e di adattarsi all’ambiente circostante, ha determinato la necessità di sviluppare una nuova classe di attuatori, realizzati con materiali deformabili. Tra di essi, i Muscoli Artificiali Pneumatici (PAM) sono di particolare interesse per la loro massa ridotta, il rapporto forza/massa elevato e l’assenza di parti scorrevoli. I PAM tradizionali presentano un’unica direzione di attuazione e ciò costituisce uno svantaggio nelle applicazioni robotiche, poiché è necessario utilizzare due attuatori accoppiati in configurazione antagonista per generare un movimento bidirezionale. In tale contesto, si intende sviluppare un nuovo attuatore pneumatico, deformabile, bidirezionale e interamente stampato in 3D: BiSoft.Q. L’attuatore è formato da una membrana lobata e da una membrana simile a un soffietto, le quali definiscono due camere antagoniste che possono essere alimentate indipendentemente mediante aria compressa. Due diverse configurazioni, che differiscono per la posizione reciproca delle membrane, sono state prese in considerazione e messe confronto. Per supportare la progettazione dell’attuatore si è sviluppato un modello matematico che consente di stimare la corsa e le forze di attuazione, così da correlare le prestazioni dell’attuatore ai suoi parametri geometrici. Attraverso la tecnica di fabbricazione additiva FDM (Fused Deposition Modeling) si sono costruiti alcuni prototipi dimostrativi, i quali sono stati in seguito validati sperimentalmente. Infine, si è prestata attenzione agli aspetti energetici, attraverso l'analisi delle prestazioni di diversi schemi di alimentazione dell’attuatore. I prototipi realizzati presentano corse complessive che si attestano tra il 15% e il 30% della lunghezza longitudinale a riposo delle membrane deformabili e possono essere alimentati ad una pressione di circa 1 bar, permettendo la generazione di forze significative; inoltre, l’implementazione di due camere antagoniste permette di azionare l’attuatore utilizzando solamente un compressore, evitando così l’impiego di una pompa a vuoto. Queste caratteristiche contribuiscono a rendere BiSoft.Q una valida alternativa agli attuatori deformabili bidirezionali presenti in letteratura ed aprono la strada ad un suo utilizzo come modulo elementare all’interno di sistemi più complessi.