Studio delle ruote di reazione per il controllo di assetto e progetto di un banco prova per CubeSat

Il seguente elaborato, che riporta il lavoro di tesi svolto presso il Laboratorio di microsatelliti e microsistemi spaziali dell’Università di Bologna, parte dallo studio e dallo sviluppo di un modello relativo all’attuazione di ruote di reazione montate a bordo di un nanosatellite tramite l’utilizzo del software Matlab. Successivamente tali concetti sono stati utilizzati per lo sviluppo di una piattaforma testbed adibita alla valutazione del sottosistema di determinazione e controllo di assetto di un satellite, in questo caso delle dimensioni standard 1U. Si è partiti da un progetto di base già presente in laboratorio con la necessità però di aggiornarlo, introducendo miglioramenti su alcuni aspetti tecnici. Per fare ciò, si sono valutati i requisiti fondamentali di progetto, per poi valutare le molteplici soluzioni riguardanti tutti gli aspetti, dalle guide di scorrimento ai sistemi di fissaggio per il satellite, ognuna di esse considerando pro e contro attentamente analizzati al fine di giungere al miglior compromesso. Molte delle scelte progettuali sono scaturite a seguito di analisi quantitative al fine di garantire il corretto funzionamento della piattaforma ed ottenere, quindi, risultati quanto più affidabili a seguito dei test.

Popillia japonica: generalità, danni in viticoltura e metodi di controllo

Popillia japonica Newman (Coleoptera, Scarabaeidae) o, più volgarmente, scarabeo giapponese, è un insetto che dagli aerali d’origine in Asia orientale è arrivato negli USA a partire dai primi del '900 e infine si è diffuso in numerosi territori nel mondo. In Italia, P. japonica, classificato come insetto da quarantena, si trova principalmente in due regioni: Piemonte e Lombardia; in Emilia-Romagna la presenza è ancora sporadica. Insetto altamente polifago e capace di nutrirsi a spese di molte specie botaniche, può causare danni diretti ed indiretti che vanno a inficiare la produzione e la qualità. Sulla vite, sia europea che americana, il coleottero adulto provoca defogliazioni che, se non controllate, possono portare ad una totale perdita della superfice fogliare. Le larve non attaccano direttamente la vite ma possono causare danni alla vegetazione erbacea di interfila e sottofila. È fondamentale limitare l’espansione di P. japonica sul territorio Italiano, poiché i danni che potrebbe causare ammonterebbero a svariati milioni di euro ogni anno. Le azioni di monitoraggio, che sono eseguite principalmente tramite trappole a feromoni e rilievi visivi, sono quindi di estrema importanza. Esistono vari metodi di gestione utili a contenere le popolazioni di P. japonica sia allo stato larvale che adulto. A oggi, i più efficaci si basano sull’utilizzo di insetticidi di sintesi attivi contro larve e adulti. I metodi di gestione agronomici possono contribuire a ridurre la presenza dell’insetto contenendo soprattutto la popolazione larvale e in parte anche quella adulta. Purtroppo i risultati ottenuti tramite lotta biologica sono, invece, piuttosto scarsi.

Modellamenti matematici per la diffusione e il controllo delle infezioni da virus: aspetti analitici e numerici

In questa tesi si affronta analiticamente il problema della stabilità di modelli a più specie interagenti, in campo epidemiologico, per la diffusione ed il controllo di infezioni da virus. Vengono considerati non solo modelli governati da Sistemi Dinamici, ma anche modelli parabolici del tipo Diffusione e Reazione. Partendo dal modello pioneristico SIR di Kermak-McKendrick si affrontano in modo approfondito tutti gli aspetti matematici che permettono di prevenire e controllare la formazione e la gravità di una possibile epidemia. Il modello viene poi articolato con l'aggiunta di considerazioni sulla variazione demografica della popolazione, indicato per questo motivo con il termine endemico. Si generalizza poi questo modello a due possibili applicazioni, includendo nella prima gli effetti della vaccinazione, ottenendo così il nuovo sistema dinamico SIRV. La seconda rappresenta invece uno studio avvenuto agli inizi dell'epidemia da COVID-19, quando i vaccini non erano ancora disponibili. Successivamente viene presentato il recente studio di Bellomo, estensione del modello prototipo per la diffusione di virus, un sistema di tipo Diffusione-Reazione con equazione di tipo diffusione-drift, in cui vengono connessi due aspetti importanti: la propagazione di virus e la chemotassi, in forte analogia con il modello SIR e derivante dalla logica del modello pioneristico di Keller-Segel. Infine, a completamento dello studio analitico, vengono proposti alcuni strumenti dell'analisi numerica, utilizzando l'ambiente MATLAB sul classico modello SIR e su altri due modelli che lo generalizzano per tener conto in un primo tempo della diffusione spaziale della coppia SI e poi solo di S, ma con effetto drift, guidato da I.

Efficacia della riabilitazione in soggetti affetti da spondilite anchilosante nella riduzione del dolore: uno studio randomizzato controllato.

Introduzione: La spondilite anchilosante è un’infiammazione cronica e progressiva dello scheletro assiale, che colpisce principalmente la spina dorsale e le articolazioni sacro-iliache. Con il tempo, porta ad una riduzione della flessibilità della colonna e ad alterazioni posturali. La gestione della patologia risulta in alti costi da parte del Sistema Sanitario. È risaputo che la fisioterapia sia cruciale per ridurre i sintomi, ma non esiste ancora un protocollo, e gli effetti dei diversi tipi di esercizi rimangono incerti. Obiettivo: L’obiettivo del presente studio è quello di valutare l’efficacia di un programma di esercizi riabilitativi nei soggetti affetti da spondilite anchilosante rispetto al miglioramento del dolore, correlandolo con un eventuale miglioramento della mobilità. Materiali e metodi: Studio randomizzato controllato (RCT) monocentrico condotto in doppio cieco dal 29 Aprile 2021 e attualmente ancora in svolgimento presso l’Unità Operativa Complessa di Medicina Riabilitativa (UOCMR) Presidio Silvio Alvisi - Ausl di Imola. Hanno partecipato 36 soggetti, i quali sono stati randomizzati in due gruppi: 17 nel gruppo sperimentale (T) e 19 nel gruppo di controllo (C). Il gruppo T è stato sottoposto, oltre al trattamento biologico, mentre al gruppo C è stato somministrato il solo trattamento biologico. Risultati: I dati ottenuti denotano cambiamenti statisticamente significativi per quanto riguarda i punteggi BASFI e BASDAI nel breve termine (3 mesi) sia per il gruppo T che per il gruppo C. Non sono stati ottenuti risultati significativi nelle scale NRS e BASMI per il gruppo di trattamento. Conclusioni: Il trattamento riabilitativo si è dimostrato più efficace del solo trattamento biologico nella riduzione dell’attività di malattia e delle limitazioni funzionali. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi che testino più approfonditamente l’efficacia dell’esercizio riabilitativo nel risolvere la sintomatologia dolorosa e nel migliorare la mobilità spinale.

Efficacia del trattamento riabilitativo sulla qualità della vita nei soggetti affetti da spondilite anchilosante: un trial clinico randomizzato controllato

Abstract Background: La spondilite anchilosante (SA) è una patologia reumatica cronica infiammatoria. Provoca dolore e rigidità diffusi, con localizzazione principalmente al rachide lombo sacrale, ed impatta gravemente la qualità. Il trattamento d’elezione è di tipo farmacologico, ma viene raccomandato parallelamente un trattamento di tipo fisioterapico, nonostante non sia chiaro se risulta efficace nel migliorare la qualità della vita. Obbiettivo: L’obbiettivo di questo studio è quello di verificare l’efficacia del trattamento riabilitativo sulla qualità della vita nei soggetti affetti da spondilite anchilosante. Materiali e Metodi: Lo studio è un Trial Clinico Controllato Randomizzato, monocentrico, in doppio cieco, condotto presso l’Unità Operativa Complessa di Medicina Riabilitativa (UOCMR) Presidio S. Alvisi dell’Azienda USL di Imola, dal 29 Aprile 2021 ed attualmente ancora in corso. 36 partecipanti sono stati suddivisi in due gruppi: 19 nel gruppo di controllo hanno ricevuto il solo trattamento farmacologico, 17 nel gruppo sperimentale hanno ricevuto in aggiunta il trattamento fisioterapico. Risultati: Dai dati analizzati si evince un miglioramento statisticamente significativo della scala ASQoL nel breve termine (P=0.031), ma non nel lungo termine (P=0.058). Inoltre, in tutto il campione emerge un miglioramento statisticamente significativo dei valori di BASDAI (P<0.001) e BASFI (P<0.001), senza riscontrare differenze statisticamente significative fra il gruppo di controllo e il gruppo di trattamento. Conclusioni: Il trattamento riabilitativo è efficace nel migliorare la qualità della vita dei soggetti con SA nel breve termine, ma non sembra determinare un miglioramento nel lungo termine. Ulteriori studi sono necessari per approfondire l’efficacia della riabilitazione sulla qualità della vita.

Efficacia del trattamento fisioterapico nel dolore pelvico cronico femminile: Revisione Sistematica della letteratura

Background: Il dolore pelvico cronico viene definito dall’associazione europea di urologia (EAU) come un dolore persistente, non ciclico, percepito nelle strutture connesse alla pelvi che dura più di 6 mesi. Nella maggior parte dei casi si parla di un dolore non specifico per cui è raccomandato un approccio bio-psico-sociale. Obiettivo: L’obiettivo di questa revisione sistematica è quello di individuare l’efficacia del trattamento fisioterapico nel dolore pelvico cronico femminile. Metodi: Per rispondere al quesito diagnostico è stata effettuata una ricerca nelle banche dati PubMed e PEDro. I criteri di inclusione sono stati i seguenti: incluse tutte le donne, tutte le varie tipologie e tecniche fisioterapiche, il PICOS è soddisfatto dall’articolo, il full-text dell’articolo è reperibile, la lingua di pubblicazione è in italiano o inglese, non ci sono limiti sulla data di pubblicazione ed infine vengono inclusi RCT con qualità metodologica medio-alta. Il rischio di bias è stato valutato tramite l’applicazione della PEDro Scale. Risultati: Dalla selezione degli studi sono stati trovati 11 articoli eleggibili. Il campione negli studi varia da 22 a 212 partecipanti; le dimensioni dei gruppi variano da 11 a 107 pazienti; l’età media varia da 22 a 52 anni. I gruppi di intervento prevedono differenti opzioni di tecniche fisioterapiche (educazione, PFME, rilascio miofasciale, terapia manuale, TENS, IVES, biofeedback, laser, esercizi di rilassamento, desensibilizzazione con focus sul pavimento pelvico, manipolazione dei tessuti e massaggio full body). Tutti gli studi hanno almeno un gruppo di controllo. I risultati ottenuti analizzando l’outcome principale (dolore) e gli outcome secondari (qualità del dolore, qualità di vita e indice delle funzioni sessuali) mostrano un cambiamento positivo in tutti gli studi. Conclusione: Il trattamento fisioterapico si è rivelato efficace nell’approccio al dolore pelvico cronico femminile.

Ruolo dell'attività di arrampicata nel percorso abilitativo del bambino affetto da Paralisi Cerebrale Infantile: Scoping Review

Background: La paralisi cerebrale infantile (PCI) è una frequente causa di disabilità nei bambini e nei giovani adulti. Consiste in un gruppo di disturbi neurologici permanenti che causano primariamente limitazioni e disfunzioni nello sviluppo motorio; a tali disturbi possono associarsi problematiche sensoriali e cognitive. Una specifica Arrampicata sportiva, mediante una parete adattiva, può essere un’interessante attività terapeutica da associare al tradizionale programma abilitativo per i bambini con PCI. Obiettivo: L’obiettivo di questa Scoping Review è quello di andare a studiare, approfondire e sintetizzare le evidenze della ricerca rispetto al ruolo della parete di arrampicata come attività aggiuntiva e di sostegno all’interno del progetto abilitativo dei bambini affetti da paralisi cerebrale infantile. Metodi: La ricerca sistematica e bibliografica è stata realizzata mediante la consultazione di banche dati, riviste di giornali e grey literature. È stata effettuata un’analisi degli articoli pertinenti rispetto al quesito clinico di partenza: “Cosa ci dice la Letteratura esistente in merito al ruolo dell’attività di Arrampicata nel percorso abilitativo del bambino affetto da Paralisi Cerebrale Infantile?”. Risultati: Dalla selezione sono stati inclusi 8 articoli, eterogenei tra loro rispetto alla tipologia di studio. Il processo di selezioni delle fonti di evidenza è stato riepilogato tramite un diagramma di flusso. I contenuti di ogni articolo sono stati schematizzati in una tabella sinottica e in seguito sintetizzati per ciascuno obiettivo dello studio, partecipanti, intervento e risultati. Conclusioni: I risultati mostrano come nei bambini con PCI un’adattata attività di arrampicata, inserita in un programma fisioterapico, sia uno strumento terapeutico aggiuntivo nel determinare un miglioramento della mobilità e del controllo motorio, principalmente di arti superiori, in funzione di un maggior sviluppo delle abilità nelle ADL.

Il ruolo della percezione di malattia nei disturbi del comportamento alimentare: una rassegna sistematica della letteratura

Background. La percezione di malattia gioca un ruolo importante nei disturbi del comportamento alimentare. Leventhal nel suo modello teorico dell’illness perception spiega che la rappresentazione di malattia si divide in diverse componenti, come la percezione di controllo e le aspettative di durata nel tempo. Obiettivo. L’obiettivo di questo elaborato è quello di realizzare una rassegna sistematica della letteratura sulle caratteristiche e le implicazioni della percezione di malattia nei disturbi del comportamento alimentare. Metodi. Per compiere la revisione sistematica della letteratura si è fatto riferimento a due banche dati: Pubmed e Scopus. Sono stati individuati articoli inerenti all’argomento trattato attraverso l’incrocio di diverse parole chiave, poi, sono stati esclusi diversi articoli non inerenti. Infine, sono stati approfonditi e confrontati tra loro i risultati dei 13 studi inclusi. Risultati. Nell’anoressia nervosa spesso il paziente non riesce a ricondurre i propri sintomi a un disturbo del comportamento alimentare e la malattia viene avvertita come parte integrante della propria vita. Questa percezione di malattia si traduce in una scarsa aderenza terapeutica. Nella bulimia nervosa si ha una scarsa identità di malattia, ma è più probabile che si riconosca di avere un problema e si cerchi un trattamento. Nel disturbo da binge-eating si ha una maggiore percezione di malattia rispetto all’anoressia nervosa. I disturbi del comportamento alimentare inoltre sono caratterizzati da una scarsa consapevolezza emotiva. Conclusioni. Prendere in considerazione questo tema è importante in quanto, in base alla percezione di malattia del paziente, lo specialista, in particolare il dietista, può modificare la terapia per adeguarla alle caratteristiche del caso specifico. Le rappresentazioni di malattia forniscono infatti al dietista informazioni utili sul livello di disagio e sulla fase di motivazione al cambiamento in cui si trova il paziente.

Effetto di distrattori acustici rispetto a distrattori visivi in un compito di memoria visiva: analisi del segnale EEG

Studi recenti hanno evidenziato cambiamenti nei ritmi alpha (8-12 Hz) e theta (4-8 Hz) in vari processi modulatori top-down e di controllo cognitivo come la memoria di lavoro (WM, working memory) e la soppressione di distrattori. I compiti di WM richiedono attenzione interna sostenuta per dare priorità alle informazioni rilevanti a discapito di quelle interferenti che distraggono dall’obiettivo. I meccanismi di attenzione in tali compiti sono associati ad aumento di potenza alpha, che riflette la funzione inibitoria di tale ritmo, in regioni che elaborano informazioni distraenti, e ad aumento di potenza theta, soprattutto in regioni frontali, che riflette funzioni di controllo cognitivo per raggiungere l’obiettivo pur in presenza di interferenze. Questo lavoro è volto ad indagare gli effetti di distrattori acustici rispetto a distrattori visivi in un compito di visual WM. A tale scopo sono stati acquisiti ed elaborati i segnali EEG di 12 soggetti volontari mentre eseguivano un compito di visual WM, in cui la fase di retention (mantenimento in memoria delle informazioni codificate) veniva interrotta con la presentazione di distrattori di due modalità sensoriali differenti (visiva e acustica), per valutare le variazioni dell’attività cerebrale in termini di ritmi alpha e theta e le regioni coinvolte. Si è osservato un aumento maggiore di potenza alpha (principalmente posteriore) in presenza del distrattore acustico rispetto al visivo sia nella fase pre-distrattore che nella fase distrattore, statisticamente significativo nella fase distrattore. Si è osservato un aumento maggiore di potenza theta (principalmente frontale) in presenza del distrattore acustico rispetto al visivo in tutte le fasi del task, statisticamente significativo nella fase iniziale di retention e nella fase del distrattore. I risultati potrebbero indicare una maggiore necessità di controllo cognitivo e di protezione da stimoli interferenti in caso di distrattore acustico rispetto al visivo.

chemioterapia automatizzata: sistemi di controllo in retroazione per la crescita tumorale secondo il modello a derivate frazionarie

L’immunoterapia è una delle tecniche più all’avanguardia per la lotta contro il cancro e si basa sull’aumento delle prestazioni del sistema immunitario attraverso anticorpi monoclonali (ovvero farmaci immunoterapici). Grazie a questi, la terapia garantisce l’inibizione dei checkpoint immunologici, che permettono alle cellule del sistema immunitario di riconoscere la presenza del tumore e aggredirlo fino a eradicarlo. La tesi propone una soluzione frazionaria al problema della crescita tumorale, basandosi su un modello di Kuznetsov esteso dove viene presa in considerazione anche il parametro di concentrazione di Interleuchina-2. Tramite un’analisi di stabilità del modello proposto è possibile arrivare a un valore di sigma, ovvero il rateo di cellule effettrici, per il quale il sistema delle cellule tumorali viene completamente eradicato. Una volta trovata la condizione di stabilità e calcolato il valore di alpha (ordine della derivata frazionaria) che approssima al meglio la crescita tumorale nel caso reale, viene proposto un sistema di controllo automatico in retroazione basato sul numero di cellule effettrici per automatizzare il processo immunoterapico.

Stima della cinematica degli arti superiori per il controllo dell'equilibrio di un soggetto con esoscheletro di arto inferiore

Il presente lavoro di tesi si inserisce nell’ambito degli studi finalizzati al miglioramento delle condizioni di stabilità degli esoscheletri attivi per gli arti inferiori. L’obiettivo principale di questa tesi è la stima in tempo reale dell’orientamento degli arti superiori a partire dalle grandezze in uscita dall’esoscheletro e da un sistema di sensori inerziali indossabili. Il primo capitolo descrive lo stato dell’arte degli esoscheletri per gli arti inferiori seguita da una breve analisi degli studi compiuti dalla ricerca per il controllo dell’equilibrio del sistema uomo-macchina con l’impiego di metodi diversi. Nel secondo capitolo viene presentato il modello biomeccanico uomo-esoscheletro-stampelle, le strategie utilizzate per il controllo dell’equilibrio del sistema, ed i metodi impiegati per la stima dell’orientamento delle braccia del soggetto. Nel terzo capitolo vengono riportati e discussi i risultati dell’applicazione dei metodi di stima della cinematica degli arti superiori che vengono ripresi nelle conclusioni nel quarto capitolo.

Modellazione, controllo e sviluppo sperimentale di un azionamento con convertitore boost integrato per DC fast charge

La presente trattazione propone un metodo innovativo per la fast DC charge, che permette di collegare le colonnine di ricarica a 400 V ai veicoli con batteria ad 800 V. Il collegamento avviene tramite l’azionamento elettrico di propulsione, che deve dunque essere riconfigurato durante la ricarica sotto forma di “integrated boost DC/DC converter”. L'elaborato illustra il modello matematico del sistema, lo schema di controllo in ambiente Simulink ed i risultati delle simulazioni. Infine, sono illustrate le prove a banco effettuate sul sistema in esame, la strumentazione utilizzata ed i risultati ottenuti per le configurazioni confrontate. Tuttavia, si dimostra che il metodo di ricarica richiede un’ulteriore induttanza per il collegamento al motore per evitare gli elevati ripple delle correnti di fase ed il conseguente surriscaldamento dei magneti rinvenuto durante le prove sperimentali.

Design di leggi di controllo per attività di Pick and Place con Robot Delta

Il seguente elaborato, frutto dell’attività di tirocinio presso il laboratorio del DIN di Montecuccolino, si prefigge di presentare un’architettura software contenente tutte le leggi di controllo necessarie allo svolgimento di un’attività di Pick and Place con un Robot Delta. L’elaborato si articola in una prima fase di analisi del Robot, una seconda fase di calibrazione del sistema in struttura e una terza fase di sviluppo del software di controllo con successiva validazione sperimentale dei risultati ottenuti.

Analisi sperimentale e riprogettazione di un sistema di pesatura IPC per il controllo di qualità

Il presente elaborato descrive il percorso effettuato sulla macchina XTREMA, prodotta dalla divisione Life del gruppo IMA. Il progetto ha come fine il miglioramento delle prestazioni della macchina, quantificate principalmente in termini di accuratezza del prodotto dosato e di prodotti processati in un arco di tempo. Il Capitolo 1 fornisce un iniziale studio delle caratteristiche e del funzionamento della macchina, con successiva focalizzazione sul sistema di controllo peso. Con l’obiettivo di definire le prestazioni del sistema di controllo peso, nel Capitolo 2 è impostata una campagna sperimentale di test che permette di studiare lo stato attuale del sistema, identificando l’influenza dei vari parametri di funzionamento sulle perfomances, portando alla luce le criticità della macchina. Viene quindi analizzato il gruppo, individuando le cause delle problematiche e identificando su quali campi agire per incrementare velocità di funzionamento e accuratezza del sistema. All’interno del Capitolo 3 entrambi i componenti del sistema di controllo peso, discensore e gruppo di bilance, sono quindi riprogettati per risolvere le criticità rilevate. Nel Capitolo 4 viene affrontato il montaggio del prototipo in una macchina dedicata alle prove, dove viene impostata una nuova campagna di test con l’obiettivo collaudare il sistema e validarne le prestazioni. Confrontando le prove si dimostrerà che il nuovo prototipo, oltre ad aumentare il numero di flaconi pesati al minuto, permette di risolvere le problematiche del precedente sistema, consentendo di ottenere un’accuratezza del controllo peso superiore a quanto riscontrato nella campagna iniziale di prove svolta inizialmente.

Progettazione e verifica delle prestazioni di un nuovo sistema di controllo per dinamometri idraulici

La messa a punto dei motopropulsori richiede una fase di test utilizzando un dinamometro, cioè una macchina che ne permette la misura di coppia e velocità. Sono diverse le tipologie di dinamometri, tutte sono però caratterizzate dalla necessità di essere gestite attraverso un opportuno controllore. Il presente lavoro di tesi, svolto presso Borghi&Saveri SRL, si pone l’obbiettivo di aggiornare il sistema di controllo di un dinamometro idraulico, lo “SFI”, sviluppando in particolare la parte di potenza, comunicante con la componente di controllo, già realizzata dall’azienda. La soluzione per la parte di potenza è un drive per il controllo di motori elettrici, scelto dopo una valutazione dei requisiti necessari, lo studio del vecchio sistema e un’analisi di mercato. Il motore elettrico posto sul dinamometro ha infatti il compito di muovere una valvola di gestione della portata d’acqua immessa, con conseguente regolazione della coppia. Il drive è stato messo in funzione realizzando un hardware per garantirne il funzionamento, per poi essere configurato e testato: è stata scelto il setup giudicato come ottimale dei parametri di controllo ed è stata impostata un’interfaccia per la comunicazione smart da PC, via CANopen. Si è poi realizzato un modello virtuale rappresentativo del sistema, validato con acquisizioni sperimentali. Infine, si sono confrontati i dati simulativi del modello con quelli sperimentali provenienti dal vecchio controllore, così da ottenere una valutazione delle rispettive performance nell’effettuare il controllo di posizione della valvola. Il sistema così realizzato soddisfa i requisiti posti, tuttavia le sue prestazioni non sono del tutto migliorative rispetto a quelle dello SFI: per questo sono valutati i punti deboli del progetto e proposti dei possibili sviluppi futuri.