Progettazione di un asse lineare modulare per la robotica parallela

This thesis project concerns the redesign and optimization of a modular linear axis with three independent carriages, a solution typically used for parallel robotics applications. The primary goal of the intervention was to overcome the mechanical and manufacturing criticalities found in the original prototype, aiming for functional and modular solutions with low production costs. Through the analysis of the initial model, significant structural limitations were identified, such as the presence of undercuts in the ABS supports that prevented proper 3D printing; these components were redesigned to be manufactured in separate sections, facilitating production and assembly . Regarding the transmission, the tensioning system was radically simplified: the use of complex brass blocks, which were subject to backlash, was abandoned in favor of direct adjustment via the displacement of the stepper motors. The system was further improved by repositioning the limit switches to optimize cable management and make their placement independent of the length of the slide guide. Finally, the project considered the belt tensioning verification according to the method reported in the belt manufacturer's catalog. The final result, implemented in a SolidWorks model, guarantees a working stroke of 430 mm with a trapezoidal velocity profile, offering an economical and modular solution for robotic motion.

Questo progetto di tesi riguarda la riprogettazione e l'ottimizzazione di un asse lineare modulare a tre carrelli indipendenti, soluzione tipicamente utilizzata per applicazioni di robotica parallela. L’obiettivo principale dell'intervento è stato il superamento delle criticità meccaniche e produttive riscontrate nel prototipo originale, puntando a soluzioni funzionali e modulari, con costi di realizzazione contenuti. Attraverso l'analisi del modello iniziale, sono stati identificati limiti strutturali significativi, come la presenza di sottosquadri nei supporti in ABS che ne impedivano la corretta stampa 3D; tali componenti sono stati riprogettati per essere realizzati in sezioni separate, facilitando la produzione e l'assemblaggio. Sul fronte della trasmissione, il sistema di tensionamento è stato radicalmente semplificato: è stato abbandonato l'uso di complessi blocchetti in ottone, soggetti a giochi, in favore di una regolazione diretta tramite lo spostamento dei motori stepper. Il sistema è stato migliorato tramite il riposizionamento dei sensori di finecorsa per ottimizzare la gestione dei cavi e renderne il posizionamento indipendente dalla lunghezza della guida di scorrimento. Infine si è tenuta in considerazione la verifica del tensionamento delle cinghie secondo il metodo riportato nel catalogo del produttore delle cinghie. Il risultato finale, implementato in un modello SolidWorks, garantisce una corsa utile di 430mm con un profilo di velocità trapezoidale, offrendo una soluzione economica e modulare per la movimentazione robotica.