- Development of gripping devices based on electroadhesive forces
- Sviluppo di dispositivi di presa basati su forze elettroadesive
- Bertolucci, Federico <1993>
Subject
- ING-IND/13 Meccanica applicata alle macchine
Description
- In a context of technological innovation, the aim of this thesis is to develop a technology that has gained interest in both scientific and industrial realms. This technology serves as a viable alternative to outdated and energy-consuming industrial systems. Electro-adhesive devices (EADs) leverage electrostatic forces for grasping objects or adhering to surfaces. The advantage of employing electrostatics lies in its adaptability to various materials without compromising the structure or chemistry of the object or surface. These benefits have led the industry to explore this technology as a replacement for costly vacuum systems and suction cups currently used for handling most products. Furthermore, the broad applicability of this technology extends to extreme environments, such as space with ultra-high vacuum conditions. Unfortunately, research in this area has yet to yield practical results for industrially effective gripper prototyping. This is primarily due to the inherent complexity of electro-adhesive technology, which operates on basic capacitive principles that does not find satisfying physical descriptions. This thesis aims to address these challenges through a series of studies, starting with the manufacturing process and testing of an EAD that has become the standard in our laboratory. It then delves into material and electrode geometry studies to enhance system performance, ultimately presenting potential industrial applications of the technology. All the presented results are encouraging, as they have yielded shear force values three times higher than those previously reported in the literature. The various applications have demonstrated the significant effectiveness of EADs as brakes or, more broadly, in exerting shear forces. This opens up the possibility of utilizing cutting-edge technologies to push the boundaries of technology to the fullest.
- Questa tesi si pone in un contesto di innovazione tecnologica con l'obiettivo di sviluppare una tecnologia che abbia un marcato interesse sia nel mondo scientifico che in quello industriale. La tecnologia descritta, chiamata elettroadesione, è un’alternativa valida a sistemi industriali obsoleti che implicano un alto consumo di energia. Si chiamano dispositivi elettroadesivi (EADs) dei sistemi capacitivi che sfruttano forze elettrostatiche per afferrare oggetti o aderire a superfici, permettendo di agire su diversi tipi di materiale evitando di compromettere la struttura e la chimica dell'oggetto o della sua superficie. Questi dispositivi hanno conquistato sempre più interesse in ambito industriale come sostituti di costosi sistemi a vuoto per alimentare ventose, attualmente utilizzate nella manipolazione della maggior parte dei prodotti. Inoltre, l’applicabilità di questa tecnologia si estende anche ad ambienti estremi, come lo spazio in cui si opera in condizioni di vuoto spinto. Purtroppo, la ricerca in questo settore non ha ancora prodotto risultati rilevanti nella prototipazione efficace di gripper industriali. Ciò è principalmente dovuto alla complessità intrinseca della fisica alla base della tecnologia, che non trova descrizioni adeguate a rappresentare fedelmente le rilevazioni empiriche. Questa tesi mira ad affrontare queste problematiche attraverso una serie di studi, a partire dal processo di produzione e test di un EAD diventato lo standard nel nostro laboratorio. Successivamente, approfondisce gli studi sui materiali e sulla geometria degli elementi che compongono l’EAD, per migliorare le prestazioni del sistema, presentando infine possibili applicazioni industriali. Le varie applicazioni presentate hanno dimostrato l'efficacia significativa degli EAD come freni o, più in generale, nell'esercitare forze di taglio, presentando forze tre volte superiori ai valori di letteratura. Ciò apre la possibilità di spingere al massimo i confini della tecnologia con l’utilizzo di all'avanguardia.
Date
- 2024-03-20
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-30156
Bertolucci, Federico (2024) Sviluppo di dispositivi di presa basati su forze elettroadesive, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Meccanica e scienze avanzate dell'ingegneria