Prototipazione di un meccanismo spaziale a tre gradi di libertà

The following work proposes the mechanical design and prototyping of a three-degree-of-freedom spatial mechanism. The mechanism is actuated by three sliding pads that slide on the same axis and allow a terminal organ to be placed in space. Initially, the focus was on the study of the direct and inverse kinematic analysis of the mechanism: to do this, the displacement of the three parallel pads was correlated with the displacement of the terminal organ. The equations thus obtained were then used in the implementation of a single-line model through the MatLab and MSC Adams software, on which comparisons were then made to verify the goodness of the model. Starting from the model, the final design was obtained with the aid of Solidworks software and then physically realized by 3d printing. In addition, the mechanism was balanced using springs and counterweights in order to compensate for the effect of gravity. Subsequently, the prototype was experimentally characterized by static measurements which were compared with the results expected from the theoretical model.

Il seguente lavoro propone la progettazione meccanica e la prototipazione di un meccanismo spaziale a tre gradi di libertà. Il meccanismo è attuato mediante tre pattini traslanti che scorrono sullo stesso asse e permettono di collocare nello spazio un organo terminale. Inizialmente ci si è concentrati sullo studio dell’analisi cinematica diretta e inversa del meccanismo: per farlo si è correlato lo spostamento dei tre pattini paralleli con lo spostamento dell’organo terminale. Le equazioni così ricavate sono state poi utilizzate nell’implementazione di un modello unifilare tramite i software MatLab e MSC Adams, su cui poi sono stati svolti dei confronti per verificare la bontà del modello. A partire dal modello, il design definitivo è stato ottenuto con l’ausilio del software Solidworks e poi realizzato fisicamente mediante stampa 3d. Inoltre, è stata svolta l’equilibratura del meccanismo mediante l’utilizzo di molle e contrappesi al fine di compensare l’effetto della forza di gravità. In seguito, il prototipo è stato caratterizzato sperimentalmente mediante delle misure statiche le quali sono state confrontate con i risultati attesi dal modello teorico.