Hexafloat : progettazione di una piattaforma robotica a 6-GDL con architettura a cinematica parallela di tipo Hexaglide

Parallel Robots, since the 80s, have been the subject of a large and growing interest in the academic and research field but have never found a widespread diffusion, especially in the industrial sector. Thanks to their potential advantageous features, they often occupy a complementary position with respect to serial robots, for example in the sense of higher dynamic performances or higher loading capacities. Nevertheless, these kind of robots have been always devoted to specific tasks, in niche areas. This is mainly due to a more complicated and less well-established design phase, but also because of many critical aspects, first of all the presence of numerous not-actuated joints with their mobility problems. All this means: long time, uncertain results, and high costs. In this thesis, the design of a robotic 6-dof platform with parallel kinematics has been performed. Such a robot has been intended to be applied in the wind tunnel as a device for moving models during dynamic tests, in particular as emulator in-the-loop of the sea for offshore floating wind turbines and sailing boats. The name Hexafloat was chosen because of these applications. Starting from the requirements, it has established a possible design way: from the choice of the architecture to the synthesis of the geometric parameters, which is obtained by a multi-objective optimization campaign with a genetic algorithm, from the dynamic analysis until the first construction drawing, with the selection and the sizing process of the components.

I Robot Paralleli, dagli anni '80 ad oggi, sono stati l'oggetto di un vasto e crescente interesse in ambito accademico e di ricerca ma non hanno mai trovato una larga diffusione, specialmente nel settore industriale. Grazie alle loro potenziali caratteristiche vantaggiose, essi occupano una posizione spesso complementare a quella dei robot seriali, nel senso, ad esempio, di prestazioni dinamiche più elevate e capacità di carico maggiori. Ciononostante, tali robot sono sempre stati relegati ad impieghi molto specifici, in settori di nicchia, da una più complicata e meno consolidata fase progettuale, ma anche da molti aspetti critici, primo fra tutti la presenza di numerosi giunti non attuati con i loro problemi di mobilità. In questa tesi, si è affrontato il progetto di una piattaforma robotica a cinematica parallela a 6-gdl, da applicare in galleria del vento come dispositivo per la movimentazione di modelli durante prove dinamiche, in particolare come emulatore in-the-loop del mare per generatori eolici off-shore galleggianti e per barche a vela, da cui il nome di Hexafloat. A partire dalle specifiche, è stata tracciata una possibile strada di progettazione, dalla scelta dell'architettura alla sintesi dei parametri geometrici, ottenuta tramite un'ottimizzazione multi-obiettivo con un algoritmo genetico, dall'analisi dinamica fino al primo disegno costruttivo, con la scelta e il dimensionamento dei componenti.