Operazioni di assemblaggio automatizzato tramite robot antropomorfo e visione artificiale

Obiettivo dello studio condotto è l’implementazione di cicli di operazioni per l’assemblaggio automatizzato di componenti che costituiscono un sistema di trasporto a catena presente in alcune macchine automatiche. L’automazione del processo, fino ad oggi svolto manualmente, prevede l’utilizzo di un robot e, per il controllo di quest’ultimo, di un sistema di visione artificiale. L’attività di tirocinio associata alla tesi di laurea, che ha incluso una parte sperimentale oltre alla scrittura degli algoritmi di controllo del robot, è stata svolta all’interno del laboratorio TAILOR (Technology and Automation for Industry LabORatory) presso Siropack Italia S.r.l dove è presente una cella dotata di robot antropomorfo (Mitsubishi Electric) e di sistema di visione artificiale con camere 2D (Omron). La presenza di quest’ultimo è risultata strategica in termini di possibilità di adattare il montaggio anche a diversi posizionamenti degli oggetti all’interno dello spazio di lavoro, fermo restando che gli stessi risultassero appoggiati su una superficie piana. In primo luogo, affinché fosse garantita la ripetibilità del processo, sono state testate le prestazioni del sistema di visione tramite opportuna calibrazione della camera e del sistema di illuminazione ad esso collegata, al fine di ottenere un’acquisizione delle immagini che fosse sufficientemente robusta e risoluta mediante lo sfruttamento del software di elaborazione Omron FH Vision System. Un’opportuna programmazione della traiettoria del robot in ambiente di simulazione RT Toolbox 3, software integrato nel sistema di controllo del robot Mitsubishi Electric, ha infine consentito le regolari operazioni di assemblaggio, garantendo un processo affidabile ed, allo stesso tempo, adattabile ad ambienti eventualmente non strutturati in cui esso si trova ad operare.

Formulazione di particolato atmosferico sintetico e sviluppo di una tecnica di deposizione per studi di corrosione

Ad oggi il particolato (PM) viene considerato come uno dei principali inquinanti atmosferici e costituisce un fattore dannoso sia per la salute sia per l’ambiente essendo in grado di interagire sia con gli organismi che con i materiali. I rischi per l’uomo sono stati e sono tutt’ora studiati, mentre l’interazione del PM con le superfici non è stata ancora indagata completamente. L’obbiettivo di questo lavoro è quello di formulare un particolato sintetico rappresentativo e sviluppare una tecnica di deposizione artificiale per via secca che possa simulare quella reale, con lo scopo di indagare poi, attraverso invecchiamento accelerato, l’influenza del PM sulla corrosione del bronzo. I composti scelti per ottenere una formulazione di particolato rappresentativa di siti urbani e non sono stati macinati ad una granulometria compatibile con quella del PM reale, poi sono stati miscelati. Successivamente, la deposizione secca è stata simulata con l’ausilio di un aerografo. Infine, l’invecchiamento accelerato è stato condotto in una camera climatica impostando un ciclo che simulava condizioni giorno-notte con parametri ambientali che fossero rappresentativi di giornate invernali ed estive. L’avanzamento dello stato di corrosione è stato valutato principalmente tramite analisi SEM-EDS e Raman. I risultati ottenuti fino ad ora sono promettenti per lo studio del ruolo del particolato nella corrosione del bronzo.

Metodi elettromagnetici per la rilevazione di rifiuti plastici galleggianti

Recentemente è stato stimato che si trovino circa 150 milioni di tonnellate di plastica nei mari di tutto il mondo, con conseguente aumento annuo di 8 milioni di tonnellate: si dice anche che entro il 2050 sarà presente, in termini di peso, nei mari e negli oceani più plastica che pesci. Inoltre, non solo le macro plastiche sono un serio problema ambientale, ma anche la loro frammentazione e decomposizione a causa della prolungata esposizione al sole, acqua e aria porta a microplastiche (dimensione minore di 5 mm): questi piccoli rifiuti che si vanno a depositare nei fondali rappresentano una seria problematica per la salute umana, poiché questi ultimi potrebbero essere ingeriti da pesci, provocandogli anche ridotta riproduttività e infiammazioni, entrando dunque nella nostra catena alimentare. L’idea di questo elaborato sviluppato mediante la collaborazione con il centro di ricerca VTT in Finlandia è quella di sviluppare soluzioni innovative e nuovi metodi per la rilevazione di rifiuti in plastica galleggianti. In sintesi, in questo elaborato sarà presente una parte di ricerca bibliografica, in cui vengono illustrati i principali articoli che spiegano i progetti più attinenti al Remote Sensing di rifiuti di plastica galleggianti trovati in letteratura, successivamente sarà presente la parte più pratica svolta al VTT, in particolare verrà spiegato il Radar MIMO a 60 GHz (prodotto dal VTT) utilizzato per le misurazioni di test su una piccola piscina circolare con i relativi dati ottenuti, infine si descriverà la campagna di misure tramite telecamere iperspettrali, sensori RGB e termo-infrarossi ad Oulu con, anche in tale caso, i dati spettrali di risalto che sono stati ricavati. Infine, in aggiunta ai risultati della campagna iperspettrale, si vuole cercare di applicare degli algoritmi di Machine Learning per cercare di classificare e dunque di identificare i vari campioni di plastica visualizzati nelle varie immagini spettrali acquisite.

Progettazione di una protesi personalizzata del muscolo temporale volta a ridurre il rischio di complicazioni post-operatorie

Il progetto di questa tesi si propone di realizzare una protesi sostitutiva del muscolo temporale la cui funzione principale è colmare il vuoto lasciato dal muscolo dopo la sua rimozione. A seguito di un’analisi sulla forma, sul materiale e le funzionalità della protesi attualmente utilizzata, vengono evidenziati i benefici che devono essere inclusi nel progetto e le debolezze a cui porre maggior attenzione e valutare possibili soluzioni. La protesi deve presentare una superficie esterna priva di discontinuità che potrebbero essere percepite al tatto in post operazione e una dimensione conforme al muscolo rimosso. Il progetto si propone di fissare alcuni punti chiave a cui dare risposta, una su tutte la tipologia di materiale utilizzato per garantire una buona integrazione dell’impianto con l’organismo umano. Il materiale utilizzato deve essere innanzitutto biocompatibile e viene valutato per la sua integrazione con l’organismo, la capacità di proteggere la parete laterale del cranio e per la sua consistenza il più possibile paragonabile al muscolo rimosso. È prioritario in questa tipologia di protesi evitare il ristagno di sangue tra l’intercapedine della protesi e la parete laterale del cranio, a tal fine è bene analizzare lo spessore del muscolo segmentato per delineare la soluzione migliore che possa rispondere a tale necessità. È importante verificare il bordo della protesi, è necessario che sia ben raccordato con la superficie esterna del cranio così da evitare uno scalino a seguito dell’operazione e ottenere un alto grado di soddisfazione del paziente. In questo contesto di protesi il grado di soddisfazione del paziente è importante. Il lato su cui viene impiantata la protesi deve risultare simmetrico al lato opposto. La protesi progettata è di tipo paziente-specifico, l’obbiettivo principale è riempire la cavità temporale ed evitare possibili complicazioni nel tempo in quanto la durata della protesi è correlata alla durata di vita del paziente.

Effetto della porosità sulle proprietà meccaniche e osteoinduttive di biomateriali utili per l’ingegneria del tessuto osseo

L'elaborato tratta dell'effetto della porosità sulle proprietà meccaniche e osteoinduttive di un biomateriale utilizzabile in ingegneria del tessuto osseo, per come questo è stato valutato nello studio "Surface porous poly-ether-ether-ketone based on three-dimensional printing for load-bearing orthopedic implant" condotto dai ricercatori Shuai Li, Tianyu Wang, Jiqiang Hu, Zhibin Li, Bing Wang, Lianchao Wang e Zhengong Zhou. In particolare, il biomateriale studiato è rappresentato dal “PEEK”, un polimero termoplastico che viene lavorato, tramite stampante 3D a filamento, in modo da presentare una struttura che include un corpo centrale solido ricoperto da strati porosi sia nello strato superiore sia in quello inferiore. Per la valutazione delle proprietà meccaniche sono state svolte una prova a trazione e una prova a flessione. I valori ottenuti sperimentalmente sono stati confrontati con quelli ottenuti da un’analisi numerica e da un modello teorico. Per la valutazione delle proprietà osteoinduttive sono stati condotti test di proliferazione cellulare e differenziamento osteogenico. I risultati ottenuti concludono che specifici valori della porosità superficiale del biomateriale presentano proprietà meccaniche e osteoinduttive che lo rendono idoneo all’utilizzo come impianto osteogenico in ingegneria tissutale.

Applicazione ROS 2 di un robot antropomorfo in esecuzione su container VxWorks in architettura IMA

L’elaborato di tesi discute del progetto di integrazione tra ROS 2, framework open-source per lo sviluppo di applicazioni robotiche, e VxWorks, sistema operativo in tempo reale (RTOS), attraverso l’utilizzo di container OCI compliant su VxWorks. L’integrazione è stata svolta all’interno dello stack software di IMA (Industria Macchine Automatiche). Il progetto ha dunque integrato ROS 2 Humble e VxWorks 7 permettendo l’utilizzo di costrutti software di ROS 2 su dei container in esecuzione a livello User su VxWorks. Successivamente è stata creata una applicazione di pick and place con un robot antropomorfo (Universal Robots Ur5e) avvalendosi di ROS 2 Control, framework per l’introduzione e gestione di hardware e controllori, e MoveIt 2, framework per incorporare algoritmi di motion-planning, cinematica, controllo e navigazione. Una volta progettata l’applicazione, il sistema è stato integrato all’interno dell’architettura di controllo di IMA. L’architettura a container VxWorks di IMA è stata estesa per il caso ROS 2, la comunicazione tra campo e applicazione ROS 2 è passata tramite il master EtherCAT e il modulo WebServer presenti nell’architettura IMA. Una volta eseguito il container ROS 2 posizione e velocità dei servo motori sono stati inviati tramite al WebServer di IMA sfruttando la comunicazione VLAN interna. Una volta ricevuto il messaggio, il WebServer si è occupato di trasferirlo al master EtherCAT che in aggiunta si è occupato anche di ottenere le informazioni sullo stato attuale del robot. L’intero progetto è stato sviluppato in prima battuta in ambiente di simulazione per validarne l’architettura. Successivamente si è passati all’installazione in ambiente embedded grazie all’ausilio di IPC sui quali è stato testato l’effettivo funzionamento dell’integrazione all’interno dell’architettura IMA.

Razionalizzazione del sistema di stoccaggio per una produzione engineer-to-order: il caso Robopac s.p.a

Nel contesto industriale degli ultimi anni, le aziende tendono sempre più a perseguire livelli di massima qualità e priorità verso i clienti al fine di ottenere risultati migliori. Le imprese, infatti, si trovano a competere in un contesto globale con elevata concorrenza in cui la domanda è sempre più incerta. La gestione delle scorte e la logistica devono assumere perciò un ruolo strategico perché una loro mancata pianificazione può portare a elevati costi collegati al magazzino e all’emissione degli ordini. L’obiettivo di questo lavoro è perciò quello di analizzare le scorte di sicurezza, andando a rivedere i tempi d’approvvigionamento che sono aumentati negli ultimi anni per via delle varie crisi, in modo da diminuire il rischio di rotture di stock. Per quest’analisi è stata utilizzata la matrice di Pareto per evidenziare le aree più critiche dove intervenire. Da questa sono emerse varie incongruenze tra giacenze e consumi per cui si è andati ad attuare soluzioni migliorative che hanno generato una sostanziale diminuzione degli slow moving e abbattimenti per i costi di gestione dei codici altorotanti.

Metodi di riduzione della resistenza in natura: effetto della rugosità superficiale

La pelle dello squalo è stata validata come un efficace sistema di controllo della resistenza di attrito privilegiato in regime turbolento. Essa è stata oggetto di numerosi studi volti a rendere realizzabili repliche quanto più simili alla sua reale struttura superficiale. In questa trattazione, partendo da una breve digressione storica sull’evoluzione dello studio delle rugosità superficiali, sono state analizzate le principali campagne sperimentali svolte in merito alla replica di superfici con Riblets 2D. Di queste ultime, sono state stimate le prestazioni per sezioni triangolari, smerlate, a lama e, per ciascuna di esse, è stata fornita la rispettiva ottimizzazione dei parametri caratteristici della geometria. Inoltre, è stato presentato uno studio sperimentale, in cui sono state impiegate Riblets 3D a lama trapezoidale, mostrando le criticità rispetto alle Riblets 2D. Successivamente, è stata fornita un’analisi che ha evidenziato il ruolo dell’orientazione delle superfici Riblet e delle nervature tridimensionali disposte sopra di esse, rispetto al flusso; in quanto è stato supposto che, nella reale pelle di squalo, ciò avrebbe potuto compensare la perdita di prestazioni rispetto al caso 2D. Infine, sono state discusse le tecniche di fabbricazione delle superfici Riblet tramite micro-goffratura e micro-stampaggio, considerando qulle più efficaci per la produzione di superfici ad alte prestazioni, commercializzabili in ambito industriale. In particolare, in questa trattazione è stata discussa la produzione di pellicole di rivestimento per la superficie esterna dei velivoli, stimando la riduzione della resistenza su diversi profili alari in differenti regimi di moto e sono state confrontate le prestazioni delle riblets su tre diversi tessuti impiegati per il nuoto competitivo.

Crystal Structure Of (3e)-3-(2,4-di-nitro-phen-oxy-meth-yl)-4-phenyl-but-3-en-2-one.

In the title compound, C17H14N2O6, the conformation about the C=C double bond [1.345 (2) Å] is E, with the ketone moiety almost coplanar [C-C-C-C torsion angle = 9.5 (2)°] along with the phenyl ring [C-C-C-C = 5.9 (2)°]. The aromatic rings are almost perpendicular to each other [dihedral angle = 86.66 (7)°]. The 4-nitro moiety is approximately coplanar with the benzene ring to which it is attached [O-N-C-C = 4.2 (2)°], whereas the one in the ortho position is twisted [O-N-C-C = 138.28 (13)°]. The mol-ecules associate via C-H⋯O inter-actions, involving both O atoms from the 2-nitro group, to form a helical supra-molecular chain along [010]. Nitro-nitro N⋯O inter-actions [2.8461 (19) Å] connect the chains into layers that stack along [001].

Histopathological Alterations In The Prostates Of Mongolian Gerbils Exposed To A High-fat Diet And Di-n-butyl Phthalate Individually Or In Combination.

Both high-fat diet and exposure to endocrine-disrupting chemicals have been implicated in susceptibility to pathological prostate lesions, but the consequences of combining the two have not yet been examined. We evaluated the effects of gestational and postnatal exposure to a high-fat diet (20% fat) and low doses of di-n-butyl phthalate (DBP; 5mg/kg/day), individually or in combination, on the tissue response and incidence of pathological lesions in the ventral prostate of adult gerbils. Continuous intake of a high-fat diet caused dyslipidemia, hypertrophy, and promoted the development of inflammatory, premalignant and malignant prostate lesions, even in the absence of obesity. Life-time DBP exposure was obesogenic and dyslipidemic and increased the incidence of premalignant prostate lesions. Combined exposure to DBP and a high-fat diet also caused prostate hypertrophy, but the effects were less severe than those of individual treatments; combined exposure neither induced an inflammatory response nor altered serum lipid content.

Experimental studies of di-jet survival and surface emission bias in Au plus Au collisions via angular correlations with respect to back-to-back leading hadrons

We report first results from an analysis based on a new multi-hadron correlation technique, exploring jet-medium interactions and di-jet surface emission bias at the BNL Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Pairs of back-to-back high-transverse-momentum hadrons are used for triggers to study associated hadron distributions. In contrast with two-and three-particle correlations with a single trigger with similar kinematic selections, the associated hadron distribution of both trigger sides reveals no modification in either relative pseudorapidity Delta eta or relative azimuthal angle Delta phi from d + Au to central Au + Au collisions. We determine associated hadron yields and spectra as well as production rates for such correlated back-to-back triggers to gain additional insights on medium properties.

Azimuthal di-hadron correlations in d plus Au and Au plus Au collisions at root s(NN)=200 GeV measured at the STAR detector

Yields, correlation shapes, and mean transverse momenta p(T) of charged particles associated with intermediate-to high-p(T) trigger particles (2.5 < p(T) < 10 GeV/c) in d + Au and Au + Au collisions at root s(NN) = 200 GeV are presented. For associated particles at higher p(T) greater than or similar to 2.5 GeV/c, narrow correlation peaks are seen in d + Au and Au + Au, indicating that the main production mechanism is jet fragmentation. At lower associated particle pT < 2 GeV/c, a large enhancement of the near- (Delta phi similar to 0) and away-side (Delta phi similar to pi) associated yields is found, together with a strong broadening of the away-side azimuthal distributions in Au + Au collisions compared to d + Au measurements, suggesting that other particle production mechanisms play a role. This is further supported by the observed significant softening of the away-side associated particle yield distribution at Delta phi similar to pi in central Au + Au collisions.

Neuropharmacological effects in mice of Lychnophora species (Vernonieae, Asteraceae) and anticonvulsant activity of 4,5-di-O-[E]-caffeoylquinic acid isolated from the stem of L-rupestris and L-staavioides

Aiming at contributing with the search for neuroactive substances from natural sources, we report for the first time antinociceptive and anticonvulsant effects of some Lychnophora species. We verify the protective effects of polar extracts (600 mg/kg, intraperitoneally), and methanolic fractions of L. staavioides and L. rupestris (100 mg/kg, intraperitoneally) in pentylenetetrazole-induced seizures on mice. Previously, a screening was accomplished, evaluating the antinociceptive central activity (hot plate test), with different extracts of L. rupestris, L. staavioides and L. diamantinana. It was possible to select the possible extracts of Lychnophora with central nervous system activity. Some of the active extracts were submitted to fractionation and purification process and the methanolic fractions of L. rupestris (stem) and L. staavioides (stem), with anticonvulsant properties (100 mg/kg, intraperitoneally), yielded 4,5-di-O-[E]-caffeoylquinic acid. This substance was injected intraperitoneally in mice and showed anticonvulsant effect against pentylenetetrazole-induced seizures at doses of 25 and 50 mg/kg. It has often been shown that seizures induced by pentylenetetrazole are involved in inhibition and/or attenuation of GABAergic neurotransmission. However, other systems of the central nervous system such as adenosinergic and glutamatergic could be involved in the caffeoylquinic acid effects. Further studies should be conducted to verify that the target receptor could be participating in this anticonvulsant property. Although other investigations have reported a series of biological activities from Lychnophora species, this is the first report of central analgesic and anticonvulsant activity in species of this genus.

Copper(II) complexes of mono- and di-nucleating hexaamines

The potentially hexadentate polyamines N,N,N',N'-tetrakis(2-aminoethyl)ethane-1,2-diamine (L-1) and the octamethylated analogue N,N,N',N'-tetrakis(2-dimethylaminoethyl)ethane 1,2-diamine (L-2) have been complexed with copper(II) and the crystal structures of their complexes determined. A trigonal-bipyramidal co-ordination geometry for [Cu(HL1)][ClO4](3) was found where one aminoethyl arm is not co-ordinated. By contrast, a dinuclear structure of formula [(H2O)Cu(L-2)Cu(OH)](3+) was determined for the N-methylated analogue, where the hexaamine acts as a bridging ligand between the two square-pyramidal metal centres. Electronic and EPR spectroscopy are both consistent with these structures being maintained in solution.

Stage-specific proteophosphoglycan from Leishmania mexicana amastigotes - Structural characterization of novel mono-, di-, and triphosphorylated phosphodiester-linked oligosaccharides

Intracellular amastigotes of the protozoan parasite Leishmania mexicana secrete a macromolecular proteophosphoglycan (aPPG) into the phagolysosome of their host cell, the mammalian macrophage. The structures of aPPG glycans were analyzed by a combination of high pH anion exchange high pressure liquid chromatography, gas chromatography-mass spectrometry, enzymatic digestions, electrospray-mass spectrometry as well as H-1 and P-31 NMR spectroscopy. Some glycans are identical to oligosaccharides known from Leishmania mexicana promastigote lipophosphoglycan and secreted acid phosphatase, However, the majority of the aPPG glycans represent amastigote stage-specific and novel structures. These include neutral glycans ([Glc beta(1-3)](1-2)Gal beta 1-4Man, Gal beta 1-3Gal beta 1-4Man, Gal beta 1-3Glc beta 1-3Gal beta 1-4Man), several monophosphorylated glycans containing the conserved phosphodisaccharide backbone (R-3-[PO4-6-Gal]beta 1-4Man) but carrying stage-specific modifications (R = Gal beta 1-, [Glc beta 1-3](1-2)Glc beta 1-), and monophosphorylated aPPG tri- and tetrasaccharides that are uniquely phosphorylated on the terminal hexose (PO4-6-Glc beta 1-3Gal beta 1-4Man, PO4-6-Glc beta 1-3Glc beta 1-3Gal beta 1-4Man, PO4-6-Gal beta 1-3Glc beta 1-3Gal beta 1-4Man), In addition aPPG contains highly unusual di- and triphosphorylated glycans whose major species are PO4-6-Glc beta 1-3Glc beta 1-3[PO4-6-Gal]beta 1-4Man, PO4-6-Gal beta 1-3Glc beta 1-3 [PO4-6-Gal]beta 1-4Man, PO4-6-GaL beta 1-3Glc beta 1-3Glc beta 1-3[PO4-6-Gal]beta 1-4Man, PO4-6-Glc beta 1-3[PO4-6-Glc]beta 1-3[PO4-6-Gal]beta 1-4Man, PO4-6Gal beta 1-3[PO4-6-Glc]beta 1-3Glc beta 1-3[PO4-6-Gal]beta 1-4Man, and PO4-6-Glc beta 1-3[PO4-6-Glc]beta 1-3Glc beta 1-3[PO4-6-Gal]beta 1-4Man. These glycans are linked together by the conserved phosphodiester R-Man alpha 1-PO4-6-Gal-R or the novel phosphodiester R-Man alpha 1-PO4-6-Glc-R and are connected to Ser(P) of the protein backbone most likely via the linkage R-Man alpha 1-PO4-Ser. The variety of stage-specific glycan structures in Leishmania mexicana aPPG suggests the presence of developmentally regulated amastigote glycosyltransferases which may be potential anti-parasite drug targets.