La struttura è composta da due cornici che, nella prima versione del progetto, erano state realizzate in alluminio e assemblate mediante staffe avvitate. Questa scelta era stata dettata principalmente dalla scarsa esperienza nell’utilizzo della saldatrice.
Tale soluzione ha però evidenziato alcuni limiti: durante il funzionamento, le vibrazioni tendevano ad allentare progressivamente le viti, compromettendo la stabilità e la rigidità dell’intera struttura.
Nel progetto successivo si è quindi optato per l’impiego di profili rettangolari in ferro 30 x 20 mm saldati tra loro. Questa soluzione garantisce una maggiore robustezza strutturale, riduce sensibilmente gli effetti delle vibrazioni e risulta più semplice da realizzare, poiché il ferro è un materiale particolarmente adatto alle operazioni di saldatura.
Sulla cornice interna sono montate le due ruote che hanno il compito di comprimere e lanciare la pallina da tennis.
La cornice interna è imperniata sulla cornice esterna, consentendo così la rotazione sul piano verticale (tra 0 e 60 gradi) e permettendo di variare l’angolo di lancio della pallina.
A sua volta, la cornice esterna è incernierata al telaio principale nella parte superiore e inferiore, consentendo la rotazione dell’intero gruppo di lancio sull’asse orizzontale, con un’escursione compresa tra -30° e +30°, e permettendo così il corretto orientamento del sistema.
Nella prima versione del progetto, la cornice interna era incernierata a quella esterna in posizione centrale. Questa configurazione ha però reso necessaria la realizzazione di un’incavatura nella struttura esterna, al fine di consentire alla ruota superiore di muoversi liberamente durante la rotazione.
Nella nuova versione, invece, il punto di rotazione è stato spostato nella parte superiore della cornice. Questa scelta ha permesso di mantenere lineare la struttura esterna, semplificandone la realizzazione e aumentandone la robustezza.
Come contropartita, durante il movimento di inclinazione verticale del gruppo di lancio, la parte inferiore della cornice interna sporge maggiormente all’esterno del box, richiedendo quindi una maggiore attenzione nella progettazione degli ingombri.
Le due ruote utilizzate nella versione iniziale avevano un diametro di 120 mm e consistevano in tipiche ruote in plastica con superficie esterna convessa. Questa conformazione non garantiva un’adeguata precisione nella direzione della pallina.
Per questo motivo si è deciso di sostituirle con ruote di diametro inferiore, pari a 100 mm.
Inoltre, sulla parte esterna verrà applicato un elemento toroidale realizzato in PLA tramite stampa 3D, caratterizzato da un incavo studiato appositamente per guidare la pallina e migliorarne la precisione di lancio.
Un’ulteriore modifica ha riguardato il sistema di cadenza del lancio delle palline.
Nella versione iniziale era stato scelto l’utilizzo di due servomotori in alternativa al classico sistema basato su un disco rotante forato, utilizzato per il rilascio sequenziale delle palline tra le due ruote. I servomotori erano collegati a un tubo tramite supporti realizzati in stampa 3D; ciascun servo azionava una piccola paletta che, in modo sincronizzato, regolava la discesa delle palline verso il sistema di lancio.
Tuttavia, entrambe le soluzioni presentavano dei limiti: la pallina entrava tra le ruote principalmente per effetto della gravità, rendendo difficile il controllo in condizioni di inclinazione elevata e impedendo il raggiungimento di angoli di lancio estremi.
La nuova soluzione prevede invece l’utilizzo di un solenoide assiale, un componente in grado di generare lo spostamento di un pistoncino mediante una breve attivazione elettrica. Il pistoncino verrà quindi utilizzato per spingere attivamente la pallina tra le due ruote, consentendo il funzionamento anche a inclinazioni più elevate.
La corrente massima assorbita durante l’azionamento del solenoide è di circa 400 mA per ogni impulso, un valore del tutto accettabile per l’applicazione. È infatti importante che, nel momento in cui la pallina viene spinta tra le ruote, non si verifichino cali significativi di tensione o corrente che possano ridurre la velocità di rotazione dei motori e, di conseguenza, la potenza di lancio della pallina.
Considerando che il sistema è alimentato da una batteria per motociclo da 9 Ah, la riserva energetica disponibile dovrebbe essere più che sufficiente a garantire il corretto funzionamento dell’intero dispositivo.
Nell’eventualità in cui l’assorbimento del solenoide o la compressione della pallina tra le ruote dovessero causare una riduzione della velocità di rotazione dei motori e, conseguentemente, della velocità di lancio, si potrebbe valutare l’impiego di un volano.
L’aggiunta di una massa volanica consentirebbe infatti di accumulare energia cinetica durante il funzionamento e di rilasciarla nei brevi istanti in cui il sistema è soggetto a maggiori richieste di potenza, contribuendo a mantenere più costante la velocità delle ruote e quindi la regolarità dei lanci.
Le staffe utilizzate per fissare il motore su un lato della cornice interna e il cuscinetto sul lato opposto sono state realizzate mediante stampa 3D, così da ottenere componenti perfettamente adattati alle dimensioni e alle esigenze specifiche del progetto.
Si è riscontrato tuttavia un problema: le staffe realizzate in PLA non garantivano una rigidità sufficiente. Le elevate velocità di rotazione delle ruote generavano infatti vibrazioni che venivano amplificate dalla flessibilità del materiale, compromettendo la stabilità dell’intera struttura e influenzando negativamente la precisione del sistema di lancio.
Per questa ragione, nel nuovo telaio si è deciso di utilizzare profili in ferro. Una coppia di tali profili verrà saldata direttamente alla cornice interna, mentre una seconda coppia sarà invece fissata tramite viti.
Questa soluzione consente di regolare con maggiore precisione la distanza tra le ruote, ottimizzando il grado di compressione della pallina durante il passaggio tra le stesse e migliorando così l’efficacia e la consistenza del lancio.