Ingegneria Industriale e dell'Informazione e di Economia

Accoppiamento di Sottostrutture (Virtual Ptototyping)
Attuatori a Muscolo Pneumatico
Attuatori in Leghe a Memoria di Forma (LMF)
Bioingegneria
Correzione (updating) del Modello EF
Modifica Strutturale
Robotica

INTRODUZIONE
Le leghe a memoria di forma (generalmente leghe Ni-Ti) presentano la capacità, inusuale per altri tipi di materiali, di "ricordare" la propria forma originale. Questo comportamento meccanico è correlato ad una trasformazione della struttura cristallina che si verifica all'interno della lega. Tale trasformazione converte il reticolo cristallino stabile ad alta temperatura (fase austenitica) in uno stabile a bassa temperatura (fase martensitica). A bassa temperatura questi materiali sono facilmente deformabili mentre riscaldandoli si ha la trasformazione della martensite in austenite ed in questa fase il materiale sviluppa notevoli forze recuperando la sua forma originale. La trasformazione è accompagnata da isteresi. Questi materiali sono disponibili in svariate forme come nastri, lamine, fili ed elicoidi. Per i fili le deformazioni reversibili ottenibili sono del 5% - 8% e le tensioni massime sviluppabili arrivano a circa 200 MPa. Per fornire energia termica è possibile utilizzare l’effetto Joule mediante attraversamento di corrente elettrica.

ATTUATORE CON SENSORE DEDICATO
E' stato sviluppato un attuatore con Leghe a Memoria di Forma filiformi. L’attuatore effettua il posizionamento continuo mediante un sistema di controllo in catena chiusa. La potenza termica viene generata per effetto Joule facendo attraversare da corrente elettrica gli attuatori stessi. Il controllo è di tipo proporzionale e si avvale del segnale di retroazione di un sensore di posizione a resistenza. E' stato realizzato un controller software che pilota una scheda di acquisizione dati. In uscita si utilizza un counter/timer in grado di fornire un segnale tipo treno di impulsi con modulazione di ampiezza (PWM). In ingresso, per il rilievo della posizione, viene utilizzato un convertitore analogico digitale a 16 bit. Per fornire la potenza è stato realizzato un circuito con fotoaccoppiatore, che abilita il flusso di potenza da un alimentatore all'attuatore, pilotato a bassa potenza dal counter/timer. In figura è riportata la risposta a gradino di un asse controllato per differenti valori del riferimento.

ATTUATORE CON EFFETTO SENSORE INTRINSECO
E' stato sviluppato un attuatore con Leghe a Memoria di Forma filiformi per il posizionamento continuo mediante un sistema di controllo in catena chiusa senza sensore esterno per il rilievo della posizione. In questo caso è stato utilizzato il cosiddetto effetto sensore intrinseco del materiale che, per i fili in LMF, consiste in un legame lineare tra resistenza elettrica del filo e lunghezza del filo stesso. Data questa caratteristica è possibile conoscere la lunghezza dell’attuatore mediante un amisura di resistenza elettrica. La potenza termica viene generata per effetto Joule e il controllo è di tipo proporzionale. Il controller pilota una scheda di acquisizione dati. In uscita si utilizza un counter/timer in grado di fornire un segnale a modulazione di ampiezza (PWM). In ingresso, per la misura della resistenza elettrica del filo LMF viene utilizzato un convertitore analogico digitale a 16 bit.