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Titolo della tesi: Studio e progettazione preliminare di un sistema di retroazione di forza innovativo per interfacce di locomozione in ambienti virtuali.


Riassunto: oggetto del presente lavoro è l’analisi e progettazione di un sistema robotico a tre gradi di libertà attuati, capace di riprodurre una forza di direzione generica in prossimità del baricentro di un utente in libero movimento su di una interfaccia di locomozione per ambienti virtuali. Scopo del sistema è una più fedele simulazione delle effettive condizioni di moto (approssimazione di effetti inerziali, variazione risultante delle forze percepite a differenti pendenze del terreno, presenza di ostacoli, ecc.). L'individuazione della configurazione cinematica adottata è stata effettuata tramite confronto di soluzioni, sia seriali che parallele, capaci di soddisfare i requisiti imposti ed ottimizzate geometricamente e staticamente sullo spazio di lavoro considerato, tramite programmazione di opportune funzioni di costo. La soluzione individuata, a cinematica parallela a tre DOF con aggiunta di un polso sferico passivo, è stata ulteriormente ottimizzata per minimizzare sia le coppie di attuazione richieste che le reazioni vincolari generate sulla struttura. La successiva fase di modellazione tramite CAD tridimensionale parametrico associativo ha consentito di effettuare le necessarie verifiche sia geometriche che costruttive, alcune effettuate tramite modelli agli elementi finiti. Il sistema cosi' ottenuto è unico nel suo genere sia per ambito applicativo che per potenzialità concesse nell'applicazione delle forze di simulazione.


Thesis title: Analysis and preliminary design of an innovative force feedback system to locomotion interfaces for virtual environments.

Abstract: scope of the present work is the analysis and preliminary design of a 3DOF robotic system, capable of producing generic forces approximately at the center of gravity of a user that is freely moving on a locomotion interface. The system main goal is a more compelling simulation of actual real motion conditions and effects (inertial effects, variation of resultant gravity force direction relative to ground slope, obstacles, etc. ). The adopted kinematic configuration has been defined by comparison of both serial and parallel solutions able to achieve the imposed requirements. Before comparison all solutions have been optimised geometrically and statically on the desired workspace by implementation of proper cost functions. The adopted solution, that is characterised by a 3DOF translating parallel mechanism with the addition of a passive serial wrist, has been further optimised to minimise actuators requirements and constraints reactions. Then a detailed system model has been realized by an associative 3D parametric CAD software, allowing for the necessary geometrical and constructive verifies, some of which have been realized by finite element models. The final system is innovative both for field of application and the improved potential in producing simulation forces.