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Case study · Tesi magistrale

Electric Scooter Wheelchair

Progetto e proof-of-concept dell'integrazione tra un monopattino elettrico e una carrozzina: dal design meccanico all'upgrade del firmware.

Periodo
2020 — 2021
Contesto
Tesi magistrale · Sapienza Università di Roma
Esito
Laurea 110/110
Tecnologie
Python · C · Firmware · Fusion 360 · 3D printing
La staffa: progetto CAD e prototipo
La staffa: progetto CAD e prototipo
Primo montaggio sulla carrozzina
Primo montaggio sulla carrozzina

Il problema

I monopattini elettrici hanno reso la mobilità urbana leggera e accessibile — ma solo per chi può stare in piedi. L'obiettivo della tesi era estendere questa possibilità alle persone in carrozzina, senza stravolgere né il monopattino né la carrozzina: i due mezzi dovevano restare pienamente utilizzabili anche separati.

L'aggancio meccanico

Il cuore meccanico è una staffa progettata in CAD e installata alla base della carrozzina, vicino alle ruote posteriori. Una parte mobile con pomelli, barre filettate e antivibranti in nylon stampati in 3D blocca il monopattino rispetto ai movimenti longitudinali e laterali di accelerazione, frenata e sterzata. Una cerniera in acciaio permette l'ingresso del monopattino sotto la carrozzina senza sollevarla, e le ruote anteriori vengono sollevate da terra per lasciare trazione e sterzo al monopattino.

Il prototipo della staffa
Il prototipo della staffa
Antivibrante in nylon stampato in 3D
Antivibrante in nylon stampato in 3D

Il firmware

Il firmware originale del monopattino è calibrato per un carico in piedi sulla pedana. Con la carrozzina cambiano massa, baricentro e distribuzione del peso: la parte software della tesi ha riguardato la modifica del firmware e la creazione di un algoritmo di accelerazione adatto al nuovo carico, con un client Python e un'interfaccia grafica per automatizzare la generazione del firmware personalizzato.

Risultati sperimentali

I test hanno confrontato il monopattino con firmware standard, guidato senza carrozzina, e con il firmware personalizzato agganciato alla carrozzina: corrente, temperatura, scarica della batteria, tensione e potenza erogata, oltre a test drive su strada con tracciato GPS. L'accoppiamento meccanico e la modifica del firmware non hanno compromesso il funzionamento del mezzo.

Potenza erogata dal motore nel tempo
Potenza erogata dal motore nel tempo
Corrente e temperatura nel tempo
Corrente e temperatura nel tempo
Batteria, distanza residua e tensione
Batteria, distanza residua e tensione
Tracciato GPS del test su strada
Tracciato GPS del test su strada

Dal prototipo alla strada

Fasi di aggancio del monopattino
Fasi di aggancio del monopattino
Sistema completo montato
Sistema completo montato
Test di guida
Test di guida
Prove su strada
Prove su strada

Materiali

Relatore: Prof. Andrea Vitaletti. Carrozzina pieghevole fornita in comodato d'uso da a.e.o srl.