Design preliminare di un sistema di cattura a pinza

La presenza di numerosi satelliti e dei loro frammenti non più operativi nelle orbite attorno alla Terra ha fatto sorgere un crescente interesse negli ultimi anni verso le attività spaziali che mirano al recupero e alla manutenzione di oggetti spaziali. Questi interventi contribuiscono alla sostenibilità dello spazio e, in questo contesto, le soluzioni automatizzate e i sistemi robotici risultano fondamentali, soprattutto quando si devono affrontare operazioni delicate con altri oggetti spaziali, che presentano caratteristiche diverse dalle tradizionali applicazioni robotiche. Il progetto è legato al servizio di grandi costellazioni poste in basse orbite terrestri, chiamate LEO (Low Earth Orbit), ovvero quello di preservare il corretto funzionamento della costellazione e garantire l’assenza di potenziali detriti, al fine di mantenerla operativa, riparabile, rifornibile e portare, qualora necessario, all’uscita dall’orbita nel caso di malfunzionamento di alcuni suoi sottosistemi. Lo scenario presentato pone un ambiente interessante dove poter ideare e validare un sistema per la fase di cattura di piccoli oggetti spaziali. La geometria e le caratteristiche fisiche di tali oggetti, che sono presi come base per gli scenari di grandi costellazioni, sono quelle della Arrow Platform e sono tuttora utilizzate da sistemi di costellazioni come IRIDIUM, GLOBALSTAR e Starlink. L’obiettivo di tale elaborato finale è relativo alla realizzazione di un design preliminare di un sistema di cattura a forma di pinza, che dovrà essere posizionato alla fine di un braccio robotico e che compia un moto sul piano in un ambiente controllato. Al fine di poter effettuare le prove di laboratorio sono stati imposti dei vincoli riguardanti il peso e le dimensioni massime di ingombro. L’analisi ha previsto lo studio della cinematica, del dimensionamento e della realizzazione di un dispositivo di cattura, che si compone di un sistema di aggancio basato sul Meccanismo di Theo Jansen. È stata ricercata una traiettoria a forma di goccia in modo tale da garantire serraggio e stabilità sul cono di centraggio durante la fase di cattura. Successivamente sono state determinate le modalità di trasmissione del moto e quelle di aggancio dell’assieme totale al braccio robotico, il tutto rispettando i vincoli di peso e dimensione imposti, al fine di poter utilizzare il dispositivo nelle prove di laboratorio.