WEARABLE ROBOTICS FOR HUMAN–ROBOT INTERACTION: DEVELOPMENT, APPLICATIONS, AND ENHANCEMENT THROUGH COMPLIANT MECHANISMS AND ELASTOMERIC MATERIALS

Gli argomenti affrontati in questa tesi riguardano la robotica vestibile e la sua interazione con l’ambito della Human–Robot Interaction. Sono presentati diversi dispositivi sviluppati, progettati, realizzati e testati, con applicazioni sia nella teleoperazione sia negli esoscheletri passivi per favorire la deambulazione di bambini affetti da paralisi cerebrale spastica. Per quanto concerne i sistemi di teleoperazione, essi comprendono dispositivi per il tracciamento dei polpastrelli rispetto alla mano e un meccanismo per il tracciamento del dorso della mano in relazione al busto dell’operatore, basato su catene cinematiche seriali. Relativamente all’esoscheletro passivo per bambini, si propone un sistema in grado di agevolare il sollevamento della gamba prevenendo, al contempo, la flessione del ginocchio, che a causa della spasticità tende a rimanere esteso. Un’ulteriore parte del lavoro è dedicata allo studio di dispositivi altamente elastici, analizzati attraverso la teoria dei piccoli spostamenti unitari e delle grandi deformazioni complessive. In una prima fase è stato studiato un sistema a geometria sinusoidale, capace di immagazzinare elevata cedevolezza; successivamente tali principi sono stati applicati a dispositivi compliant. In particolare, mediante l’impiego di materiali elastomerici, è stato possibile realizzare un dispositivo per il tracciamento delle dita della mano rispetto al dorso, evitando il ricorso alla tradizionale progettazione meccanica basata su componenti rigidi, quali cuscinetti o giunzioni articolate.