Progettazione di attuatori SMA in configurazione antagonista : sviluppo di un dimostratore tecnologico per uso spaziale

In the following thesis, the actuation method for the movimentation of a hexapod technology demonstrator for space utilization has been implemented. The work focuses on the replacement of the classic electric motors with shape memory alloy wires, a material known for its excellent benefits in terms of its technological power to weight ratio. In particular, the performance obtainable with this type of actuators has been analyzed, characterizing them through both classical techniques (DSC and DMA analysis) and unconventional methods, ie by placing the wires in antagonistic configuration. In fact, the innovative contribution of this work lies in the in-depth study of the antagonism characterization, a subject that still until today has not been developed, but that is gaining a considerable interest (especially when it has to deal with the lack of external forces that can restore the system into the original position). The results of experimental tests has been processed and used for the design of a robotic leg (assuming environmental conditions of weightlessness) in order to verify the feasibility and to propose further developments of the rover, or at the same time be a starting point for new applications.

In questa tesi si è sviluppata la modalità di attuazione per la movimentazione di un dimostratore tecnologico esapode per uso spaziale, focalizzandosi sulla possibile sostituzione dei classici motori elettrici con fili in lega a memoria di forma, materiale noto per le elevate prestazioni tecnologiche in termini di rapporto potenza/peso. In particolare, si sono analizzate le performance ottenibili con questo tipo di attuatori, caratterizzandoli sia per mezzo di tecniche classiche (analisi DSC e DMA), sia attraverso metodologie non convenzionali, ovvero ponendo i fili in configurazione antagonista. Il contributo innovativo di questo lavoro risiede infatti nello studio approfondito della caratterizzazione dell'antagonismo, argomento ad oggi ancora poco sviluppato, ma che sta riscuotendo un notevole interesse (soprattutto quando si ha a che fare con la mancanza di forzanti esterne in grado di riportare il sistema nella posizione originale). I risultati dei test sperimentali sono stati dunque elaborati ed utilizzati per la progettazione della zampa robotica (presupponendo condizioni ambientali di assenza di gravità) per verificare la fattibilità e proporre eventuali sviluppi futuri del rover, o al contempo essere un punto di partenza per nuove applicazioni.