Esoscheletro Iron Man (1)

L’obbiettivo è costruire un esoscheletro prototipale che fornisca all’utilizzatore:

1. Maggiore potenza muscolare,
2. Minore fatica nell’atto del correre, combattere e sollevare pesi,
3. Maggiore agilità.

Considerato che il nostro esoscheletro è parte di un sistema più complesso e pesante, riterrò soddisfacente un esoscheletro capace di offrire all’utilizzatore dell’armatura lo stesso grado di agilità, velocità, potenza e fatica che avesse senza di essa.
Ovviamente raggiunto questo primo obbiettivo poi proveremo a superarlo.

La tipologia di attuatori meccanici che possiamo utilizzare è vasta, uno tra tutti il “muscolo fluidico festo”, un simil-muscolo pneumatico (vi linko un foglio esplicativo dall’archivio: Link).

Muscolo fluidico

Posizionando questo tipo di attuatori in uno schema che rispecchi lo schema dei muscoli del corpo si otterrebbe il feedback ideale tra pilota e macchina.
Bisogna indagare sul prezzo che credo non sia basso, ma neanche proibitivo.
Questi muscoli sono pneumatici, ovvero necessitano di aria in pressione per essere manovrati. Purtroppo ciò non è vantaggioso per noi, poiché bisognerebbe aggiungere un modulo compressore alla nostra tuta, che comporterebbe peso e ingombri non indifferenti.

Dopo aver valutato questa ipotesi comunque, la soluzione più percorribile resta quella di utilizzare dei servomotori elettrici.
Ne esistono di tipologia diversa con valori di coppia che spaziano tra zero e più infinito (N*m, mai dimenticare l’unità di misura :P). Ovviamente la coppia è direttamente proporzionale alle dimensioni, al peso e al costo, e ciò va ben valutato in fase di progetto.
Grazie all’ampia diffusione di servomotori elettrici nel mondo del modellismo rc e della robotica, modelli di piccole dimensioni possono essere trovati facilmente e a buon mercato. Ciò ci permette di sviluppare qualche prototipo in maniera economica per valutare l’applicabilità di questo tipo di tecnologia al nostro progetto e per divertirci un po’ con qualcosa di pratico.
Per questo motivo ho già deciso di sviluppare un prototipo di braccio robotico servo-assistito a controllo diretto.

Il progetto prevede la realizzazione di uno scheletro di supporto (in lega di alluminio possibilmente, altrimenti in ferraccio riciclato, tanto è pur sempre un prototipo) di braccio e avambraccio, a cui verranno applicati dei servomotori (1 o 2) nella giunzione articolare.
I servomotori verranno controllati da una scheda Arduino, ma i dettagli del controllo non posso ancora rivelarli. Il motivo è che penso che l’utilizzo di tale metodo di controllo su un esoscheletro possa essere nuovo e quindi brevettabile, pertanto vorrei innanzitutto testarlo, vedere se funziona e vedere quanto è fluido e intuitivo il comando. Se risulterà davvero valido proverò a brevettarlo.
In ogni caso, brevettabile o no, fatte le adeguate verifiche pubblicherò tutto il materiale, schemi, codici etc in modo che possiate riprodurlo senza problemi; l’idea di base di Sistemi Futuri resta sempre la stessa, ovvero quella di dare a tutti la possibilità di fare quello che si progetta e si realizza qui.

In un prossimo articolo descriverò in modo dettagliato il progetto di questo prototipo, magari con qualche foto o video relativo alla realizzazione o al suo funzionamento se sarà pronto.
In altri articoli relativi all’esoscheletro invece tratterò dello schema generale di posizionamento degli attuatori, della loro integrazione all’interno della scocca, considerazioni e stime sul consumo energetico dell’intero esoscheletro, simulazioni sullo stress strutturale dello scheletro di supporto al variare della coppia degli attuatori, analisi del rapporto ottimale coppia/peso, coppia/costo, coppia/dimensioni , e tutto quello che sarà necessario.

Adesso vi saluto, e colgo l’occasione per ringraziare tutti quelli che commentano i post, che mi scrivono e che seguono il blog. Rendete il tutto molto più bello ed entusiasmante!

Buone vacanze a tutti