Ricerca in microgravità, gli esperimenti di Ingegneria Tor Vergata sul volo suborbitale di Virgin Galactic

Ricerca in microgravità, gli esperimenti di Ingegneria Tor Vergata sul volo suborbitale di Virgin Galactic

 

di Pamela Pergolini 

I protagonisti della missione italiana VIRTUTE I, a bordo del volo suborbitale della Virgin Galactic, decollato il 29 giugno dallo Spaceport “America” di Las Cruces, nel New Mexico – con la collaborazione dell’Aeronautica Militare e del Cnr – hanno dovuto sfruttare al meglio i due minuti di microgravità  che avevano a disposizione per condurre i 13 esperimenti previsti nella missione. Tra questi S.UN.R.I.S.E.-VG01-SHA.R.C.S.  (SHApe Recovery of Composite Structures) e S.UN.R.I.S.E. VG02-TES.I.S. (TESting In Space), i due esperimenti programmati da ingegneri dell’Università di Roma Tor Vergata. L’acronimo S.UN.R.I.S.E. sta per “Second UNiversity of Rome in Space Environment”.  Tra i partner scientifici dei 13 esperimenti, diverse realtà universitarie italiane e internazionali oltre ad aziende specializzate in tecnologia e innovazione. 
RICERCA SOSTENIBILE SUBORBITALE
Il volo suborbitale Galactic 01 della Virgin Galactic, che ha ospitato la missione VIRTUTE I (Volo Italiano per la Ricerca e la Tecnologia sUborbiTalE), è il primo dedicato alla ricerca in tali condizioni operative.  «Una missione veramente unica, da diversi punti di vista. È la prima volta che si esegue una sperimentazione scientifica a bordo di un volo suborbitale ed è anche la prima missione internazionale alla quale abbiamo partecipato come Università sin dalle fasi iniziali collaborando con l’Aeronautica Militare, il CNR e con un team di Virgin Galactic», ha dichiarato Loredana Santo, Principal Investigator (PI) degli esperimenti e direttore del Dipartimento di Ingegneria Industriale. «Unica anche per le emozioni che la fase di lancio ci ha trasmesso – continua la prof. Santo. «Emozioni che abbiamo condiviso con tutti a Spaceport America. L’Italia era rappresentata da enti diversi, tutti sotto la supervisione dell’Aeronautica Militare e del CNR ma aventi un unico obiettivo: portare il nostro paese con le sue eccellenze a un primo traguardo importante per la futura sperimentazione spaziale. Un punto di partenza, non di arrivo, che permetterà a noi di Tor Vergata di avere un vantaggio competitivo verso chi si deve ancora avvicinare a questa realtà». L’aereo madre ha portato la navetta Vss Unity fino alla quota di circa 15 chilometri per poi rilasciarla e farle proseguire il suo viaggio oltre la quota di 80 chilometri. Complessivamente il volo è durato 75 minuti. 
SHA.R.C.S. e TES.I.S
I due esperimenti, SHA.R.C.S. e TES.I.S., coordinati dall’Università Tor Vergata (Space Sustainability Center, Dipartimento di Ingegneria Industriale) e caricati sulla navetta Vss Unity, «sono stati progettati per testare l’effetto della microgravità su materiali e processi innovativi per uso spaziale, che si connotano per il loro carattere legato alla sostenibilità», ha spiegato Loredana Santo.
 «L’obiettivo principale di SHA.R.C.S. è validare il recupero della forma di strutture composite per uso spaziale, fabbricate in SMPC (Shape Memory Polymer Composite), in condizioni di microgravità, molto prossime a quelle operative di sistemi dispieganti come antenne e vele solari», ha dichiarato Fabrizio Quadrini, Co-PI della ricerca. Durante il volo suborbitale, nella fase di microgravità, l’astronauta ha attivato l’esperimento con conseguente riscaldamento di un piccolo boom (realizzato in SMPC e avvolto nella fase di memorizzazione della forma). Il riscaldamento genera il recupero della forma originaria del boom con l’ausilio di un sistema che ne guida il dispiegamento. «In presenza di gravità il dispiegamento risente dei diversi carichi prodotti dai pesi dei vari elementi e dagli attriti ad essi collegati ed è difficile prevedere come possa essere modificato in assenza di gravità dove quei carichi si riducono enormemente fino ad annullarsi», ha aggiunto Quadrini. Vai alla scheda
«TES.I.S. invece – ha affermato Loredana Santo – intende studiare l’effetto della microgravità sulla miscelazione di liquidi reattivi nell’ottica di una futura fabbricazione nello spazio per scopi tecnici e biomedicali. La sfida è la produzione di schiume con particelle di densità molto differenti, procedura molto complessa da realizzarsi sulla Terra». Durante la fase di microgravità del volo suborbitale, gli astronauti hanno esercitato una pressione sul pistone di quattro diverse siringhe, poste nelle diverse tasche delle loro tute spaziali, per fare in modo che due componenti liquidi presenti in due distinte camere all’interno della siringa venissero in contatto. «Le schiume realizzate durante l’esperimento saranno estratte dalla siringa una volta tornate a Terra per essere opportunamente analizzate», dichiara la Santo. Vai alla scheda  
Nella navetta Vss Unity, insieme ai tre italiani, protagonisti degli esperimenti scientifici – il colonello Walter Villadei e il tenente colonnello Angelo Landolfi, entrambi dell’Aeronautica Militare Italiana, e Pantaleone Carlucci, ingegnere e ricercatore del Cnr, un altro italiano, il pilota Nicola Pecile di Udine, unico collaudatore del nostro Paese finora selezionato dalla Virgin Galactic, il comandante Mike Masucci e l’istruttore Colin Bennett. 
Photo courtesy: Virgin Galactic

La ricerca si racconta: LARM2, il laboratorio di Robotica a Ingegneria “Tor Vergata” dove si studiano soluzioni a basso costo

La ricerca si racconta: LARM2, il  laboratorio di Robotica a Ingegneria “Tor Vergata” dove si studiano soluzioni a basso costo

LARM2

di Pamela Pergolini

Il LARM2- Laboratorio di Robotica e Meccatronica, fondato nel 1990 all’Università di Cassino sotto la guida del professor Marco Ceccarelli, oggi ha sede presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Roma “Tor Vergata e si occupa di progettazione, analisi e sviluppo di robot e dispositivi intelligenti per migliorare la nostra vita quotidiana, dai robot di servizio a basso costo ai sensori medici. Il Laboratorio, diretto sempre dal prof. Ceccarelli, in questi 30 anni ha ospitato oltre cento studenti provenienti da tutto il mondo: Sud America, Asia, Africa, Nord America, Europa, Russia, come Messico,  USA, Kazakhstan, Cina, Giappone, oltre che dai paesi europei costruendo nel tempo una rete  internazionale, nell’ambito della quale avvengono continui  scambi di attività pratiche di laboratorio. Al momento collaborano alle attività di ricerca del LARM2, come studenti di dottorato, Jorge Araque, 32 anni, colombiano, Aleksandr Titov, 28 anni, di  russo, e Wenshuo Gao, cinese, 26 anni. Sia Jorge che Aleksandr lavorano su robot per aerospazio: Jorge ha partecipato attivamente alla ricerca su TORVEastro, un robot disegnato per assistere gli astronauti in operazioni di ispezione e manutenzione sulla stazione spaziale internazionale (ISS), Aleksandr sta progettando un manipolatore robotico (braccio e mano) per operazioni di “berthing” (recupero) di satelliti. Wenshuo invece sta lavorando alla progettazione di un torso per un robot umanoide, il LARMbot 2, su cui il professor Ceccarelli lavora da diversi anni e alla realizzazione del quale ha collaborato anche il prof. Matteo Russo, progettandone le gambe durante il suo dottorato a “Tor Vergata”, in parte svolto presso il Tokyo Institute of Technology. «Le materie che si possono studiare a ingegneria “Tor Vergata” e che si collegano alla ricerca che conduciamo nel laboratorio, – spiega il professor Ceccarelli – includono la cinematica dei robot, la dinamica multi-corpo, la progettazione di robot, i robot di servizio, sistemi robotici per applicazioni medicali medici e di riabilitazione e la storia dei meccanismi e della scienza delle macchine».
LARMbot 2, IL ROBOT UMANOIDE
Il progetto meccanico LARMbot 2 è un robot umanoide a basso costo orientato all’utente, caratterizzato da architetture parallele sia per il busto che per le gambe. Esiste già un prototipo, con i dettagli costruttivi dei suoi sottosistemi e le sue specifiche tecniche. Per caratterizzare le prestazioni del robot proposto, sono stati presentati risultati sperimentali sia per le operazioni di deambulazione che di sollevamento pesi. 
LA COSTRUZIONE DEL PROTOTIPO
LARMbot2 è stato concepito come un robot umanoide a basso costo, pertanto è stato progettato per essere prodotto con parti strutturali tramite stampa 3D, controllato da schede commerciali e azionato da servomotori commerciali e attuatori lineari. Il costo di tutti i componenti per il prototipo finale è inferiore a 2000 €.
LARMbot2 è caratterizzato da tre principali sottosistemi meccanici, ovvero locomozione, manipolazione e busto. Il sottosistema di locomozione è composto da due unità di gambe identiche. Ciascuna gamba è caratterizzata da una struttura ibrida con un meccanismo parallelo che collega l’anca alla caviglia, replicando l’architettura di una gamba, nella quale muscoli agonisti e antagonisti generano moto contraendosi e allungandosi in opposizione. Un secondo motore è posto sulla caviglia per raggiungere l’equilibrio durante le operazioni di deambulazione reagendo meglio ai disturbi sul piano frontale. «La camminata umana – racconta Ceccarelli – è stata studiata sviluppando un progetto meccanico per un robot bipede che cammina. I sistemi di deambulazione sono studiati in termini di cinematica, dinamica e controllo attraverso diversi sistemi meccanici. Vengono studiati gli aspetti meccanici e la programmazione della manipolazione delle robotizzazioni industriali con l’obiettivo di migliorare le applicazioni industriali esistenti e sviluppare nuove soluzioni di produzione. La meccanica delle manipolazioni robotizzate – conclude il professore – viene indagata anche con simulazioni sperimentali e sviluppo di opportuni dispositivi per end-effector e sistemi di test. Si studiano soluzioni a basso costo per applicazioni orientate all’utente». 
TORVEastro, IL ROBOT ASTRONAUTA  
È un robot a tre arti, che sono in grado di funzionare come braccia e gambe, costruito con la finalità  di aiutare gli astronauti nelle operazioni di manutenzione e supervisione delle infrastrutture esterne della stazione spaziale orbitale. Il prototipo sarà finalizzato entro la primavera del 2023 e verrà presentata una demo che ne illustrerà tutte le funzioni, sarà realizzato per resistere non solo alle alte temperature esterne alla stazione spaziale internazionale ma anche alla spazzatura spaziale che ad alta velocità rischia di perforare le tute degli astronauti. Il progetto vede la collaborazione tra il laboratorio di Robot Meccatronica di “Tor Vergata” e il laboratorio di Robotica e Intelligenza Artificiale del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA,  l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile. 
IL FUTURO DI TORVEastro 
Il prototipo servirà a progettare un robot astronauta per attività EVA (Extra-Vehicular-Activity) di servizio su stazioni orbitali per operazioni di manutenzione e monitoraggio esterno alle strutture della stazione orbitale. «La validazione di un prototipo dimostratore – ci dice il professor Ceccarelli – è uno dei risultati finali previsti dal progetto. Il progetto TORVEastro prevede attività di progettazione e sviluppo di soluzioni sia per ambienti nello spazio orbitale sia per sperimentazioni in laboratorio a gravità terrestre, al fine di concretizzare l’idea brevettuale già collaudata concettualmente con un piccolo prototipo». Oltre ai robot di “servizio”, nel quale rientrano sia l’umanoide che i robot spaziali, nel laboratorio di “Tor Vergata” vengono sviluppati robot, sensori e sistemi medici per diagnosi, assistenza e riabilitazione, attraverso l’uso di esoscheletri low-cost “stampabili in 3D a prezzi ridotti- spiega il professor Ceccarelli – estremamente leggeri per comfort se indossati e spesso attivati tirando o rilasciando cavi, e sistemi di monitoraggio, con recenti applicazioni sperimentali sulla respirazione tramite sensori indossabili”.
LA RIABILITAZIONE E LA DIAGNOSTICA MEDICA 
Vari sono i progetti in campo dei dispositivi medicali in fase di sviluppo e completamento come  il sistema L-CADEL per l’assistenza motoria del gomito con estensione ad una nuova struttura per la caviglia, e lo strumento RESPIRholter per il monitoraggio della respirazione con caratterizzazioni numeriche della biomeccanica utili alla diagnostica medica. 
LARM2: Laboratory of Robot Mechatronics
Sito web: https://larm2.ing.uniroma2.it/ 
Dipartimento di Ingegneria industriale Università di Roma “Tor Vergata” 
Direttore del Laboratorio LARM2: prof. Marco Ceccarelli,  http://orcid.org/0000-0001-9388-4391 
Specially Appointed Professor  at Intern. Research Frontiers Initiative of Tokyo Institute of Technology 

 

L’articolo è stato realizzato con la collaborazione di Federica Trisolino

 

Ing&Media: manutenzione nello Spazio, in arrivo “TORVEastro” il robot di Ingegneria “Tor Vergata” – Il Messaggero

Ing&Media: manutenzione nello Spazio, in arrivo “TORVEastro” il robot di Ingegneria “Tor Vergata” – Il Messaggero
Nell’ intervista al quotidiano  “Il Messaggero” (edizione nazionale, 12 dicembre 2022)  il professore Marco Ceccarelli, ordinario di Meccanica delle macchine presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale di Roma “Tor Vergata” e responsabile del Laboratorio di Robotica e Meccanotronica all’ Università di Roma “Tor Vergata”, racconta il progetto “TORVEastro”. Finanziato dalla Regione Lazio e realizzato in collaborazione con ENEA, in particolare con ricercatori della sede di Casaccia,  TORVEastro parla le  “Le parole del futuro”,  quelle della pagina del lunedì su tecnologia e innovazione de Il Messaggero. 
Un robot a tre arti, in grado di funzionare come braccia e gambe, che aiuterà gli astronauti nelle operazioni di manutenzione e supervisione delle infrastrutture esterne della stazione spaziale orbitale. Il prototipo dovrebbe essere finalizzato entro la primavera del 2023. Verrà presentata una demo che ne illustrerà tutte le funzioni, per resistere non solo alle alte temperature esterne alla stazione spaziale internazionale ma anche alla spazzatura spaziale che ad alta velocità rischia di perforare le tute degli astronauti.
Le parole del futuro – “Così i nostri robot andranno in orbita con gli astronauti”, Paolo Travisi, pag.19, Il Messaggero, 12 dicembre 2022

Notizie correlate: 
Spazio: un robot “astronauta” da “Tor Vergata” e ENEA

Stanley Corrsin Award a Roberto Verzicco per gli studi sulla Fluidodinamica

Stanley Corrsin Award a Roberto Verzicco per gli studi sulla Fluidodinamica
L’American Physical Society (APS) ha premiato  Roberto Verzicco, professore di Fluidodinamica, Dipartimento di Ingegneria Industriale “Tor Vergata”, con lo Stanley Corrsin Award.  Il premio, istituito nel 2011 in onore del fisico americano Stanley Corrsin, uno dei massimi esperti di fluidodinamica applicata allo studio della turbolenza, viene assegnato annualmente per celebrare scoperte e risultati di particolare impatto scientifico nel campo della fluidodinamica. La cerimonia di consegna del premio si è tenuta durante il meeting annuale APS – Divisione di Fluidodinamica, a novembre.
Leggi la notizia completa 

Studentesse di Ingegneria Industriale cercasi: in arrivo la nuova edizione di “She, Kohler – What’s Next?”

Studentesse di Ingegneria Industriale cercasi: in arrivo la nuova edizione di “She, Kohler – What’s Next?”
“She, Kohler – What’s Next?” è un un workshop organizzato dalla multinazionale americana Kohler Power rivolto alle studentesse di Ingegneria Industriale (Meccanica, Meccatronica, Elettronica, Energetica, dei Materiali, dell’Automazione, dell’Autoveicolo, Aerospaziale e Biomedicale) di tutto il territorio nazionale per far conoscere le sfide dell’ingegneria del futuro nel settore dei motori industriali.  
L’evento si inserisce nell’ambito di “She, Kohler”, progetto nato con l’obiettivo di incentivare le studentesse a candidarsi per opportunità di stage e posizioni aperte presso l’azienda.  Kohler è un’azienda americana che produce motori da oltre 90 anni. L’azienda offre un range completo di motori benzina, diesel e a gas fino a 134 cavalli, adottati globalmente da costruttori di macchine nei settori del giardinaggio, agricolo e dell’edilizia.
L’evento si svolgerà presso il Kohler Engines  campusReggio Emilia, in presenza, martedì 22 novembre 2022, dalle ore 09.00 alle ore17.00
Programma della giornata: 
09:00 – 10:00 Welcome & Company Profile
10:00 – 11:30 Factory & Plant Tour
11:30 – 12:30 Word Cafè with Project Engineers & Project Managers
12:30 – 13:30 Lunch break
14:00 – 14:30 Workshop Introduction and Icebreaking
14:30 – 16:00 What’s Next? Kohler Envisioning Challenge
16:00 – 16:30 Presentations & Recognitions
16:30 – 17:00 Closing 
Per partecipare all’evento, le interessate dovranno inviare il proprio CV al seguente indirizzo: serena.leonardi@kohler.com 

Per maggiori informazioni sul mondo Kohler Power è possibile visitare il sito aziendale. Per avere invece maggiori informazioni sulle opportunità professionali offerte dall’Ateneo di “Tor Vergata”, in diversi settori, visita il  “Career Center Job Teaser  “Tor Vergata”” e iscriviti al link