Progettazione e prototipazione di un end effector sottoattuato con meccanismo bistabile a soglia di coppia = Design and prototyping of underactuated end effector with torque-driven bistable mechanism

Il presente lavoro di tesi si inserisce in un progetto più ampio volto alla realizzazione di un robot mobile per il campionamento automatico del vino in cantina. In particolare, viene affrontata la progettazione e la prototipazione di un end effector in grado di eseguire le operazioni di apertura e chiusura del rubinetto di vasche e botti. L’obiettivo principale è lo sviluppo di un gripper sottoattuato, capace di svolgere due modalità di funzionamento – afferraggio e rotazione – mediante un unico motore elettrico. Il dispositivo prevede un rotismo epicicloidale combinato con un sistema bistabile con innesto, che consente la transizione automatica tra le due modalità in funzione della coppia resistente generata dal contatto tra le dita e la manopola del rubinetto in presa. L’attività è stata sviluppata attraverso analisi teorica basata su modelli matematici, prototipazione e validazione sperimentale. Dopo un’analisi cinematica e dinamica preliminare del sistema, si è proceduto al dimensionamento secondo i requisiti di progetto, focalizzando l’attenzione sul sistema bistabile con innesti, ispirato alla letteratura scientifica ma adattato al contesto applicativo. La progettazione è stata supportata dai software SolidWorks e MATLAB. Sono stati condotti test preliminari sui diversi sottosistemi, seguiti dalla realizzazione del prototipo mediante stampa 3D e prove sperimentali di validazione. I test sperimentali hanno confermato la validità funzionale del sistema. Le principali criticità si sono manifestate nei limiti della stampa 3D con filamento, che hanno influito negativamente sulla precisione e la robustezza di alcuni componenti. Gli sviluppi futuri prevedono l’uso di materiali più resistenti, l’ottimizzazione degli ingombri e l’applicazione del principio progettuale in ulteriori ambiti industriali oltre al campionamento enologico.