Sviluppo di un modello multibody di un harmonic drive a fini diagnostici e prognostici. = Development of a multibody model of a harmonic drive for diagnostic and prognostic purposes.

Le tecniche di diagnostica e prognostica (PHM) in campo robotico rappresentano un tema sempre più attuale in quanto un eventuale guasto (failure) imprevisto può causare una serie di eventi indesiderati. Infatti, non solo un fermo macchina improvviso può essere causa di perdite economiche, ma soprattutto nel campo della robotica collaborativa un comportamento non nominale del sistema può compromettere la salute e la sicurezza dell’operatore nelle vicinanze. Pertanto, per analizzare questi aspetti ci si è concentrati sullo sviluppo di un modello multibody di un riduttore armonico (Harmonic Drive®) da inserire all’interno di un modello più di alto livello di un manipolatore UR5 della Universal Robots™, presente all’interno del laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino. In questa trattazione è stato usato un approccio multibody in cui sono stati analizzati nel dettaglio i singoli contatti e interazioni che avvengo all’interno del riduttore armonico, come il contatto tra denti adiacenti della Flexspline, il contatto tra Wave Generator e Flexspline, il contatto tra denti della Flexspline e Circular Spline. Il modello è stato concepito in modo da poter andare ad inserire in futuro delle modalità di guasto andando a cambiare determinati parametri come rigidezze e smorzamenti all’interno del modello. In questo modo, rilevando un guasto del robot nella sua fase iniziale, è possibile monitorarne la crescita e programmare la sostituzione prima del verificarsi di comportamenti pericolosi. In questo lavoro di tesi ci si è concentrati su una prima parte dello sviluppo del modello che consiste nel calcolo delle condizioni iniziali del sistema, rappresentato del riduttore armonico, le quali sono state calcolate andando a modellare in ambiente MATLAB-Simulink™ l’inserimento del Wave Generator all’interno della Flexspline. Infine, sono riportati dei risultati, coerenti con quanto riscontrato in letteratura, ottenuti dalle simulazione di tale modello.