PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI UNA MANO ROBOTICA SOFT BIO-ISPIRATA CON ATTUAZIONE SMA

This thesis presents the modeling and practical realization of a five-finger robotic hand actuated by Shape Memory Alloy (SMA) Nitinol (Ni–Ti) wires. These actuators exploit Joule heating to produce contraction, with the aim of allowing the hand to reach configurations suitable for grasping objects. In this work, each finger is actuated independently from the others through the use of microcontrollers. An analysis of the current required for finger activation is conducted, together with continuous current monitoring during the activation of the SMA wires. The prototype realization combines additive manufacturing techniques, specifically 3D printing of high-temperature-resistant materials such as resin and TPU, with SMA technology, in order to produce a soft and functional device capable of anatomically replicating the grasping behavior of the human hand.

Questa tesi presenta la modellazione e realizzazione pratica di una mano robotica a cinque dita, le quali sono attivate da attuatori costituiti da cavi di Nitinol (leghe Ni-Ti) a memoria di forma (SMA). Questi attuatori sfruttano il principio di surriscaldamento per effetto Joule per contrarsi con l’obbiettivo che la mano possa raggiungere configurazioni che permettano la presa di oggetti. In questo lavoro ogni dito viene contratto in maniera indipendente dagli altri mediante l’utilizzo di microcontrollori. Vengono condotte analisi circa la corrente necessaria per l’attivazione delle dita ed un continuo monitoraggio della stessa durante l’attivazione dei cavi. La realizzazione del prototipo combina la produzione additiva, intesa come stampa 3D di materiali specifici quali resina e TPU, resistenti ad alte temperature, con la tecnologia dell’SMA in maniera tale da fornire un prodotto morbido, funzionale e che possa replicare anatomicamente il funzionamento di una mano umana nelle funzioni di presa.