Modelli per la simulazione del sistema motociclo-uomo e identificazione delle proprietà biomeccaniche del pilota

In questo lavoro vengono riassunti i principali risultati ottenuti nell’identificazione di modelli biomeccanici di pilota per veicoli a 2 ruote. La presenza del pilota nei veicoli a due ruote influenza notevolmente la dinamica del sistema poiché, contrariamente a quanto succede per i veicoli a quattro ruote, il pilota rappresenta una frazione di massa rilevante dell’intero sistema, e pertanto è fondamentale considerarlo nelle simulazioni per ottenere dei risultati affidabili. Il pilota esercita due tipologie di azioni differenti sul veicolo: • azioni di tipo volontario, cioè applicazione per esempio di una coppia di sterzo al fine di eseguire una particolare manovra • azioni involontarie o passive, correlate alle proprietà dinamiche intrinseche del corpo umano Mentre il primo campo, quello delle azioni volontarie, risulta importante per la simulazione di manovre eseguite da veicoli, come per esempio uno slalom oppure un giro di pista virtuale, il secondo, cioè quello delle azioni involontarie è determinante per lo studio della stabilità dei veicoli; è infatti noto che la dinamica del veicolo a due ruote è caratterizzata da modi di vibrare che possono diventare instabili e dare origine a condizioni di pericolo. Diversi modelli biomeccanici di pilota sono stati sviluppati in questo lavoro: oltre al modello realizzato con moto imposto allo sterzo già realizzato dal nostro gruppo di ricerca [4][1], sono stati sviluppati diversi modelli con moto imposto di rollio ed imbardata. La prima parte del lavoro svolto è stata dapprima la realizzazione dell’apparato sperimentale per la realizzazione di queste particolari tipologie di prove e la messa a punto del sistema di eccitazione e di misura, come descritto nel secondo capitolo della tesi. I capitoli tre e quattro descrivono lo sviluppo dell’identificazione biomeccanica del pilota rispettivamente per il moto di rollio ed imbardata imposto mediante misure di spostamenti di punti caratteristici: in particolare sono stati sviluppati diversi modelli multibody di pilota, cioè composti da corpi rigidi e rigidezze e smorzamenti concentrati ed infine è stata implementata la procedura di interpolazione dei dati sperimentali con il modello teorico. Il capitolo 5 descrive una procedura alternativa di identificazione, basata sul concetto di impedenza meccanica: in particolare è stata messa a punto un apparato sperimentale migliorato che consente la misura delle forze e coppie di interazione tra veicolo e pilota. Nel capitolo 6 viene presentata un’analisi sperimentale dedicata all’influenza del pilota sul modo di weave della motocicletta, che consente un confronto con alcuni modelli teorici ricavati in laboratorio. Sucessivamente, al capitolo 7 tutti i modelli di pilota biomecanici identificati dalle prove sperimentali sono implementati in un modello di veicolo a 2 ruote piuttosto semplice, cioè non dotato di modello di pneumatico, in modo tale da evidenziare le differenze sulla stabilità del veicolo ottenute con i vari modelli. Il capitolo 8 è dedicato invece allo sviluppo di un banco prova sperimentale per la caratterizzazione delle proprietà di rigidezza di componenti motociclistici, dalla progettazione alla messa a punto del sistema di misura alle metodologie di elaborazione di dati sperimentali.