Simulation and Experimental Characterization of the Critical Drop Height for a Tensegrity Robot

Un tensegrity robot è un soft robot leggero con future applicazioni in ambiti di esplorazione di ambienti difficili quali, ad esempio, luoghi inaccessibili all’essere umano e territori extraterrestri. In questa tesi viene preso in considerazione un aspetto fondamentale per questo tipo di robot: l’altezza di caduta. Questi robot, infatti, quando si trovano davanti ad un dislivello possono cadervi all’interno, invece di girarvi attorno, senza riportare danni significativi. Un altro aspetto in cui questa abilità è utile è la possibilità di dispiegare questo tipo di robot da un velivolo senza la necessità di dover atterrare. Dato che non è né economicamente né praticamente vantaggioso stimare l’altezza di caduta con prove sperimentali dirette, in questa tesi si ricorre alla modellazione 3D su Solidworks e alla successiva simulazione dell’evento caduta usando Ansys e LS-DYNA. Questo approccio permette di verificare diverse velocità di caduta, diversi punti di primo contatto tra il robot e il terreno e diverse configurazioni del robot. Un altro vantaggio dell’uso di modelli simulativi è la possibilità di predire il comportamento e l’altezza critica di caduta di qualsiasi tensegrity robot. Se si ricorresse alla caratterizzazione sperimentale, tutti i test andrebbero ripetuti per ogni variazione nel design. In futuro sarà quindi possibile implementare aggiornamenti dell’hardware del robot sapendo preventivamente quale sarà l’impatto del cambiamento sulla resistenza. Per validare il modello computerizzato e per interpretare al meglio i risultati dei test, diversi aspetti del robot vengono testati: • Test sperimentali da basse quote per l’ottenimento di dati parziali da poter confrontare con le simulazioni. • Test in galleria del vento per stimare le proprietà aerodinamiche del robot e poter stimare al meglio l’altezza critica di caduta. • Test sui materiali del robot per raccogliere i dati nelle stesse condizioni in cui i componenti del robot vengono prodotti e testati.