APPROCCIO MULTIBODY ALLO STUDIO DELLA DINAMICA DELLA PIATTAFORMA DI STEWART

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Dipartimento di Ingegneria Meccanica per
LEnergetica (DIME) Università di Napoli
"Federico II"

• APPROCCIO MULTIBODY ALLO STUDIO DELLA DINAMICA
  DELLA PIATTAFORMA DI STEWART

Relatori Ch.mo Prof. Sergio della Valle Dott.
Ing. Giandomenico di Massa
Candidato Marco Silverio
Anno Accademico 2005/2006
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Obiettivi della Tesi

• Studio della dinamica di una piattaforma di
  Gough-Stewart tramite tecniche di modellazione
  multibody

• Realizzazione di un modello CAD della piattaforma

• Collegamento del modello 3D al modello multibody
  per la visualizzazione del moto

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La piattaforma di Gough-Stewart

• Due elementi (base fissa ed end-effector)
  collegati da un sistema di attuazione parallela

• Meccanismo a 6 gradi di libertà

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La piattaforma di Gough-Stewart
Primi studi

• 1813 Cauchy studia le catene cinematiche
  parallele

• 1942 Pollard brevetta un Tripode

• 1947 V.E. Gough realizza un esapode per la
  movimentazione di pneumatici per lesecuzione di
  test dinamici finalizzati allo studio dellusura

• 1965 D. Stewart adatta lesapode di Gough come
  simulatore di volo

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La piattaforma di Gough-Stewart
Vantaggi
Svantaggi

• Difficoltà di progettazione

• Elevata capacità di carico

• Spazio di lavoro limitato e geometria complessa

• Elevata rigidezza e frequenza naturali

• Basse destrezze e singolarità interne allo spazio
  di lavoro

• Basse masse in movimento

• Ottima accuratezza

• Complessità delle relazioni cinematiche

• Costruzione meccanica semplice e modulare

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La simulazione
Modellazione CAD
Modellazione Multibody
MATLAB/Simulink
MATLAB/SimMechanics
MATLAB/Virtual Reality Toolbox
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Modello CAD
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Ambiente Virtuale

• Conversione dellassemblato CAD in formato .wrl
  gestibile dal Virtual Reality Toolbox

• Realizzazione della struttura ad albero
  dellambiente virtuale

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Modello multibody
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Risultati simulazione
a(t) 0 roll b(t) 0 pitch g(t)
0 yaw Kp 2000000 Ki 10000 Kd 45000
x(t) 0.35sin(2t) surge y(t)
1.56967 sway z(t) 0.35sin(2t) heave
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La piattaforma di Gough-Stewart
Applicazioni comuni

• Macchine utensili

• Manipolatori dei robot

• Posizionati antenne satellitari

• Isolamento attivo e smorzamento delle vibrazioni

• Simulatori di guida

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Simulatori

• Apparecchiature mediante le quali possono venir
  riprodotte (simulate) virtualmente le condizioni
  reali nelle quali un certo fenomeno si verifica

• Applicazioni nellintrattenimento

• Applicazioni nei test di veicoli

• Applicazioni nei simulatori di guida

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SIMULATORE DI CARRELLO ELEVATORE
PER LADDESTRAMENTO DEI CARRELLISTI

• Cause frequenti di incidente sono curve o svolte
  repentine effettuate a velocità troppo sostenuta,
  spostamenti con il carico sollevato etc.

• Utilizzo di un simulatore dinamico per la
  realizzazione di un simulatore di guida di
  carrello elevatore in grado di replicare
  sulloperatore le stesse sensazioni fisiche
  percepirebbe se fosse alla guida di un carrello
  reale

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Conclusioni

• Grazie alla modellazione multibody si superano i
  problemi relativi allo studio della cinematica e
  dinamica della piattaforma di Stewart

• Grandi difficoltà nella messa a punto del sistema
  di controllo

• Risultati della simulazione da verificare con
  prove sperimentali