Studio del problema
A partire dallo schema assegnato, il compito è stato quello
di adottare tale schema tentando di ottimizzare la
disposizione e risposta dei due elementi. In particolare ci
è stato chiesto di sostituire gli elastomeri con delle
semplici molle che lavorano a compressione per limitare la
dissipazione di energia data dallo smorzamento.
Il problema principale dell’elaborato è stato la
determinazione della disposizione ottimale delle molle in
modo da avere:
· Ottimizzazione
della
coppia alla caviglia durante le fasi del passo, in modo tale
da avere una coppia motrice, da initial contact a mid stance, e
una resistente,
da mid stance a toe off, non troppo elevate.
· La
forza trasmessa alle molle non troppo elevata in modo da non
saturare la molla stessa.
· La
forza normale alla molla non troppo elevata in modo da non
determinare un’eccessivo ingobbamento della stessa.
Per determinare la disposizione ottimale abbiamo considerato
i dati della cinematica del passo forniti sperimentalmente,
e considerando il sistema piede come se fosse un triangolo
(unico corpo rigido) è stato ricavato l’angolo
tra le due rette punta-tallone e condilo-malleolo in
ogni istante, che ha svolto la funzione di parametro guida.
Per l’elaborazione dei dati è stato utilizzato Excel.
Dopo abbiamo determinato la cinematica del baricentro
calcolando la sua velocità e accelerazione. Nota la
traiettoria e la cinematica siamo passati alla
determinazione delle forze agenti sul baricentro del sistema
piede:
· Le
forze al terreno (già note da prove sperimentali)
· Le
forze d'inerzia calcolate dal prodotto dell’accelerazione
istantanea del
baricentro per la massa del piede
· La
forza peso di un
soggetto di 80Kg
· La
forza peso piede (massa piede 0,03 *80Kg)
Abbiamo introdotto l'ipotesi che la lamina si deforma ma non
contribuisce alla risposta dinamica del sistema. Tale
assunzione ha permesso di dimensionare il meccanismo senza
tener conto della lamina.