PendEffector

Questo progetto rappresenta il risultato di un approfondito lavoro accademico svolto per la materia Applied Robotics Technologies. L’obiettivo principale era progettare, sviluppare e realizzare un end effector personalizzato per il robot antropomorfo TM5X-700 di Omron, ottimizzato per consentire al robot di eseguire operazioni di scrittura con estrema precisione e facilità.

Caratteristiche e Funzionalità del Progetto

L’end effector è stato progettato per integrare una struttura leggera e resistente, in grado di:

• Tenere una penna e consentire al robot di scrivere con un controllo accurato dei movimenti.

• Ridurre il peso complessivo per ottimizzare l’efficienza energetica del robot.

• Garantire una resistenza strutturale sufficiente a sostenere l’usura e l’utilizzo prolungato.

Per raggiungere questi obiettivi, sono state adottate soluzioni progettuali innovative e sono stati effettuati numerosi test di validazione durante il processo di sviluppo.

Sono stati poi inseriti 5 vincoli progettuali:

• Unico Offset lungo l'asse "Z" per minimizzare gli errori nella creazione del Tool Reference Fram;

• Obbligo di utilizzare una penna economica e di facile installazione (Refil Bic), e semplificare l'inserimento e il ricambio di quest'ultima per minimizzare i tempi di "cambio utensile" (Riferendoci al refil come utensile);

• Obbligo della Presenza di un Damping system, per renfere flessibile l'approccio lungo l'asse "Z";
• Possibilità di usare il "PendEffector" in robot differenti cambiando un minimo numero di pezzi;
• Obbligo di dividere il "PendEffector" in pezzi differenti per ottenere migliori caratteristiche meccaniche dalla disposizione delle fibre stampate e diminuire il tempo di produzione.

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Il risultato è un sistema altamente funzionale e versatile, in grado di integrarsi perfettamente nel contesto operativo del TM5X-700.

Materiali Utilizzati e Tecnologie di Produzione

La realizzazione del progetto è avvenuta tramite tecnologie avanzate di stampa 3D, con una selezione accurata di materiali per garantire la migliore combinazione di resistenza, precisione e leggerezza:

• Stampa FDM (Fused Deposition Modeling): Per questa fase è stato utilizzato PETG, un materiale noto per la sua elevata resistenza meccanica, stabilità dimensionale e ottima lavorabilità. Questo approccio ha permesso di realizzare componenti funzionali e resistenti, ideali per la prototipazione rapida.

• Stampa SLA LCD (Stereolithography): Questa tecnologia è stata impiegata per produrre parti ad alta precisione, utilizzando una miscela composta dal 40% di resina Standard Plus e dal 60% di resina High Tough. La combinazione delle due resine ha garantito una finitura superficiale eccellente, elevata resistenza agli urti e una durata superiore.

Processo di Progettazione e Realizzazione

Il progetto è stato sviluppato seguendo un approccio iterativo, che ha incluso:

1. Analisi preliminare e definizione dei requisiti: Studio delle specifiche del robot TM5X-700 e delle esigenze operative per l’end effector.

2. Progettazione CAD: Realizzazione di modelli tridimensionali dettagliati, ottimizzati per la riduzione dei pesi e il miglioramento delle prestazioni meccaniche.

3. Simulazioni e test virtuali: Validazione delle prestazioni strutturali e funzionali tramite software di simulazione.

4. Produzione additiva: Fabbricazione dei componenti utilizzando stampanti FDM e SLA LCD.

5. Assemblaggio e test pratici: Verifica della funzionalità dell’end effector in scenari reali, con particolare attenzione alla precisione nei movimenti di scrittura.

Risultati e Contributo Accademico

Il progetto ha raggiunto con successo gli obiettivi prefissati, fornendo un end effector altamente performante e versatile. Questo risultato rappresenta un contributo significativo sia dal punto di vista accademico che pratico, dimostrando come l’ingegneria robotica possa essere utilizzata per affrontare sfide concrete e sviluppare soluzioni innovative.

Tra i principali risultati ottenuti:

• Precisione: L’end effector consente al robot di eseguire operazioni di scrittura con un’accuratezza elevata.

• Ottimizzazione strutturale: La combinazione di materiali e design ha permesso di ridurre significativamente il peso senza compromettere la resistenza.

• Modularità: il pezzo nominato "Bottom of EndEffector" garantisce una facile integrazione con altri strumenti, riprogettando solamente quel componente e ampliando le potenziali applicazioni del robot.

Conclusioni

Questo progetto ha rappresentato un’esperienza formativa straordinaria, che mi ha permesso di sviluppare competenze avanzate in diversi ambiti, tra cui:

• Progettazione meccanica e ottimizzazione strutturale.

• Tecnologie di produzione additiva e scelta dei materiali.

• Simulazione e testing di sistemi robotici.

Sono orgoglioso di aver contribuito allo sviluppo di una soluzione che combina innovazione, creatività e funzionalità, offrendo un esempio concreto di come la robotica possa essere applicata per risolvere problemi reali.

Il lavoro è frutto di un progetto più ampio che comprendeva anche questi aspetti e svolto in collaborazione con i colleghi ingegneri Ethan Peri e Perrella Chiara

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