Progettazione funzionale di un mock-up di esoscheletro passivo per gli arti superiori

This thesis analyzes and redesigns an upper-limb exoskeleton for rehabilitative purposes, inspired by the passive MATE model by COMAU. After studying and modeling the existing system, a new version was developed with a single actuated joint at the shoulder, capable of supporting the user's arm in a horizontal position with a load of approximately 1 kg. The required torque was calculated through a static analysis based on anthropometric data for average-sized individuals and those in the 85th percentile. A suitable brushless motor and harmonic drive were then selected according to the design requirements, including a study of the mechanical interface between the two. Finally, a size division into two versions of the exoskeleton was proposed to accommodate different body types.

In questo elaborato si analizza e si riprogetta un esoscheletro per arto superiore a scopo riabilitativo, ispirato al modello passivo MATE di COMAU. Dopo aver studiato e modellato il sistema esistente, si è sviluppata una versione con un solo giunto attuato, in corrispondenza della spalla, in grado di sostenere il braccio dell’utente in posizione orizzontale con un carico di circa 1 kg. La coppia necessaria è stata calcolata tramite un’analisi statica basata su dati antropometrici riferiti a soggetti di taglia media e dell’85° percentile. Sono stati quindi selezionati un motore brushless e un riduttore armonico adatti alle condizioni di progetto, con studio dell’interfaccia meccanica tra i due. Infine, è stata proposta una suddivisione in due taglie dell’esoscheletro per adattarsi a diverse corporature.