Il dispositivo è un attuatore pneumatico artificiale, in grado di produrre forza e movimento bi-direzionale con rigidità variabile. I muscoli pneumatici artificiali sono generalmente preferiti grazie al loro elevato rapporto potenza/peso, alla notevole leggerezza, per la facilità d’installazione, per l’utilizzo privo di rischi e con relativa conformità. Gli attuatori pneumatici esistenti hanno un angolo fisso tra le fibre e sono in grado di produrre una forza di trazione unidirezionale quando attuati. Questo muscolo artificiale al contrario permette di raggiungere rigidità variabili al variare dell’angolo tra le fibre.

Stato del brevetto

DEPOSITATO

Numero di priorità

IT2015UB01717

Data di priorità

26/06/2015

Licenza

ITALIA

Mercato

Biorobotica
Robotica riabilitativa
Automazione industriale
Attuatori pneumatici
Muscoli pneumatici artificiali

Problema

L’inconveniente maggiormente riscontrato nel muscolo pneumatico di tipo McKibben riguarda il fatto che le caratteristiche di risposta del muscolo pneumatico sono stabilite in funzione della configurazione definita in origine.

Limiti attuali / Soluzioni

Proposta di un dispositivo pneumatico compatto e costruibile in serie con costi contenuti, utilizzando materiali, macchinari ed attrezzature di impiego comune nell’ industria, che ricalchi i princìpi di funzionamento dei muscoli artificiali tipo McKibben e simili, ma conformato in modo da ovviare ai limiti delle realizzazioni note, in particolare per quanto riguarda la possibilità di essere configurato a piacere in qualsiasi momento e con soluzioni costruttive al tempo stesso semplici, efficaci ed affidabili.

Tecnologia

I muscoli pneumatici artificiali sono di solito costituiti da una camera elastomerica cilindrica vuota ricoperta da un manicotto intrecciato, costituito da fibre in materiale non estensibile e disposte in una configurazione elicoidale antisimmetrica. La camera interna vuota e il manicotto intrecciato sono sigillate e fissate a raccordi rigidi, che presentano un passaggio per pressurizzare la camera elastica. L’energia viene quindi trasferita ad un sistema esterno attraverso questi terminali. Il funzionamento dell’attuatore Bi-Direzionale si basa sugli stessi principi dei tradizionali muscoli pneumatici, ma grazie ad alcune modifiche fondamentali si può modificare l’angolo iniziale tra le fibre in modo indipendente. A seconda dell’angolo tra le fibre, l’attuatore è in grado di estendersi e contrarsi, e modificando l’angolo iniziale tra le fibre, si riesce a ottenere una rigidità variabile in ogni punto lungo la corsa totale dell’attuatore.

Killer Application

L’attuatore pneumatico artificiale trova la sua applicabilità in molti aspetti della robotica riabilitativa, dalle protesi robotiche ai dispositivi per la riabilitazione. Oltre a ciò, può essere impiegato nell’automazione industriale, per la manipolazione, la locomozione, ma anche per il controllo automatico delle valvole. Grazie alle sue caratteristiche, l’attuatore risulta essere un’articolazione meccanica semplice e molto leggera, dove il muscolo può anche essere utilizzato per controllare la rigidità del giunto rotante stesso.

Vantaggi

Tra i vantaggi dell’utilizzo di questo attuatore pneumatico artificiale si annoverano l’elevato rapporto potenza/peso, la forza e il moto bi-direzionale e la possibilità di ottenere rigidità massima e variabile in ogni punto lungo la corsa totale dell’attuatore. Oltre a ciò, il suo utilizzo è compatibile per l’interazione uomo-macchina dal punto di vista della sicurezza e, grazie alla flessibilità del corpo dell’attuatore, non richiede un allineamento preciso durante la fase di installazione.

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