Particolari analisi riguardano gli elementi di raccordo di estremità, ottenuti per deformazione plastica, al fine di verificare l’influenza dei vari elementi costituenti sulla tenuta idraulica e sull’affidabilità del componente. Caratterizzazione di attuatori pneumatici lineari ed oscillanti servocontrollati. È oggetto di studio il comportamento di attuatori pneumatici per movimentazione lineare e per movimentazione rotativa (oscillanti), azionati da valvola proporzionale di controllo portata e corredati di controllore elettronico dedicato. Le esperienze sperimentali sono specificatamente orientate alla determinazione dei parametri ottimi di regolazione in funzione di specifiche operative concernenti il grado di tolleranza imposto sul posizionamento, il carico movimentato, la legge di movimento programmata.
Robot pneumatici arrampicatori con compiti di ispezione. È affrontato il tema di dispositivi semoventi atti a trasferire in posizioni critiche o su superfici di grandi estensioni trasduttori o rilevatori atti all’ispezione di superfici (macchine fotografiche miniaturizzate, micro-telecamere tastatori, ecc.). La tecnologia proposta è di tipo pneumatico, utilizzando la tecnologia del vuoto per generare, attraverso l’intervento sincronizzato di ventose pneumatiche, le fasi di ancoraggio alla superficie ed i vari passi di movimento. Sono state studiate e realizzate geometrie di robot arrampicatori rigidi ed articolati, in grado di compiere movimenti di traslazione su assi mutuamente ortogonali, su superfici orizzontali, inclinate, verticali e con assetto del robot “top-down”, nonché atti a trasferirsi automaticamente da superfici orizzontali a superfici verticali, o comunque fra loro ortogonali.
Robot pneumatici paralleli
È affrontata la problematica di progettazione, realizzazione e controllo di movimento di un robot interamente pneumatico controllato da PLC tramite valvole direzionali proporzionali. Tre assi pneumatici (cilindri senza stelo) corredati da trasduttori potenziometrici di spostamento presiedono al moto della piattaforma del manipolatore. Sei valvole proporzionali miniaturizzate piezo-elettriche (due per ciascun asse) sono controllate da un PLC in cui è implementata la legge di movimentazione. Coppie di aste con snodi sferici collegano il carrello del singolo asse pneumatico con la piattaforma. L’obiettivo della ricerca è di verificare la funzionalità di robot paralleli a costi contenuti sfruttando la tecnologia pneumatica e sistemi di controllo general purpose. Banco prova ammortizzatori oleo-pneumatici assistito da strumentazione virtuale. È stato ideato e realizzato un banco prova flessibile per la caratterizzazione di ammortizzatori oleo-pneumatici, interamente gestito da strumentazione virtuale. Le sollecitazioni all’ammortizzatore in prova sono generate da servo-cilindro oleoidraulico e sono totalmente programmabili. Il banco consente di acquisire numerose variabili fisiche di interesse per l’analisi del comportamento di ammortizzatori (spostamento, forza, pressione di olio e gas, temperature, portate di olio, accelerazioni, ecc.), di visualizzare i risultati su pannelli virtuali implementati su PC e di elaborare le acquisizioni per dedurre informazioni indirette (ad esempio legami forza-velocità, rappresentativi del coefficiente di smorzamento di ammortizzatori). A compendio di quanto sopra esposto si riportano alcune immagini rappresentative di unità sperimentali ideate, realizzate e rese operative in laboratorio. La figura 1 mostra un versatile banco prova per sperimentazione flessibile su servo-attuatori pneumatici (lineari e rotativi). La figura 2 presenta uno dei robot pneumatici arrampicatori in fase di trasferimento da piano orizzontale a parete verticale.
Le ricadute della ricerca sulla didattica
Le molteplici attività teorico-sperimentali svolte nell’ambito dei vari filoni di ricerca hanno ciclicamente arricchito i contenuti proposti a livello di insegnamenti universitari. Nell’ambito del corso di Automazione a fluido l’autore trasferisce costantemente risultati e riscontri sperimentali, anche attraverso stazioni didattiche di prova che consentono all’allievo di avvicinarsi progressivamente alle tecnologie più innovative del settore. La figura 4 mostra una stazione sperimentale operante con isole di valvole interfacciate con bus di campo ed ideata per esperienze di diagnostica in pneumatica. L’approccio seguito consente di presentare all’allievo l’evoluzione della tecnologia pneumatica ed oleoidraulica attraverso una sperimentazione diretta su componenti; ciò rappresenta un prezioso completamento a trattazioni teoriche ed a modellazioni presentate nel corso stesso. Le caratteristiche e peculiarità del laboratorio, anche se presentate in questa sede in forma assai sintetica, consentono di attuare operativamente questa sinergia fra didattica e ricerca.