Basi per robot mobili

Basi per robot mobili
Basi per robot mobili: Copyright © 2008, Calogero Lombardo
La scelta della tipologia della base, della sua forma e delle dimensioni sono forse il primo aspetto da
prendere in considerazione, quando si progetta un robot.
Partiamo dal presupposto che per un principiante, lo sviluppo di un robot potrebbe durare anni. Con
il passare del tempo, si andrà sempre più aggiungendo elettronica, quindi bisogna prevedere un
minimo di spazio in più rispetto al progetto di partenza. Naturalmente non bisogna esagerare con le
dimensioni, per evitare di appesantire la struttura e ricorrere a motori più potenti, batterie più
capienti, etc etc, tutto ciò farebbe ovviamente lievitare i costi. Inoltre, non bisogna dimenticare le
competizioni robotiche, come ad esempio il minisumo e le varie categorie explorer dove i robot
devono avere ingombri ben determinati. Di seguito vedremo alcuni esempi di basi robotiche di
medie dimensioni che riescono tranquillamente a contenere un bel pò di schede e sensori.
Un altro aspetto da considerare e se realizzare la semplice base differential drive a 2 ruote:
economica, facile da pilotare, molto precisa nelle traiettorie, ma adatta prevalentemente a
pavimentazioni lisce, soprattutto
perché necessita del ball caster o del
rotino pivottante per stare in
equilibrio, oppure optare per la più
complessa base a 4 (o più) ruote:
mediamente più costosa e meno
precisa nelle traiettorie, ma
sicuramente più robusta nell’affrontare
piccoli disseti del suolo e più stabile a parità di dimensioni, nel trasportare pesi superiori.Nel caso si
scelga la differential drive, consiglio caldamente, almeno per robot che superano i 2 kg, di utilizzare
il rotino pivottante, perchè il bal caster, oltre a generare vibrazioni nella strutture tende con il
passare del tempo, a diminuire (causa polvere e ivecchiamento) la scorrevolezza. L'unico
accorgimento da avere in entrambe le soluzioni è quello di cercare di distribuire in maniera equa i
pesi, tendenzialmente verso le ruote, perchè un rotino troppo carico tende leggermente a deviare la
traiettoria quando si parte, mentre il ball caster genera vibrazioni e rumori molto fastidiosi
Parlando di forma, se si tratta di robot a 2 ruote, non c’è dubbio che la migliore è quella circolare o
in ogni caso circoscritta ed equamente distribuita all’interno di un cerchio, con le due ruote
perfettamente in asse sul diametro. Se si tratta di 4 ruote, si potrebbe continuare ad adottare una
base circolare, ma è più semplice una base perfettamente quadrata (quindi sempre inscritta in un
cerchio) con le quattro ruote che stanno sempre hai quattro vertici di un quadrato. Tali affermazioni
sono giustificate dal fatto che nel momento in cui il robot incontrerà un ostacolo e dovrà compiere
una manovra, potrà ruotare su se stesso cambiando completamente orientamento, senza uscire dal
cerchio che inscrive l’area che sta occupando, quindi evitando di inciampare in ostacoli laterali
molto vicini al robot stesso.
Infine da non trascurare la tipologia delle ruote: se si tratta di robot a 4 ruote, sicuramente
prediligere pneumatici con un’ampia superficie di contatto con il suolo, altrimenti perderemmo gran
parte delle doti d’agilità e robustezza menzionate prima per questa struttura. Nel caso del robot a 2
ruote, che solitamente è impiegato su pavimentazioni domestiche, vale la pena rinunciare a ruote
con battistrada largo e orientarsi verso ruote con superficie di contatto idealmente puntiforme,
perché queste permettono di seguire in maniera esatta le traiettorie, cosa molto interessante specie
se queste sono state sapientemente e faticosamente pianificate con lo studio della cinematica del
robot. In una ruota con battistrada ampio, si suppone che il punto di contatto sta a metà del
battistrada, ma questa è una considerazione teorica
che può essere smentita a causa di piccoli
scivolamenti durante le manovre, dovuti ad esempio
alla distribuzione dei pesi.
Vediamo adesso alcuni esempi di basi robotiche.
Quella della figura seguente (tratta da [1] ), come
preannunciato è perfettamente inscritta in un
cerchio, ma può essere facilmente ricavata e
sagomata da una lastra di qualsiasi dimensione,
evitando di sfidare Giotto.
E’ realizzata con una lastra di PVC espanso
reperibile su http://www.robot-italy.com, dove è
possibile trovare anche i motori, le staffe, le ruote
e i mozzi. I materiali per il pianale possono essere
anche riciclate dagli scarti di lavorazione di
falegnamerie, da officine che lavorano
l’alluminio o che realizzano insegne luminose.
E’ il caso della struttura di seguito, ispirata alla
precedente, ma di dimensioni leggermente
superioni. Altri ottimi materiali per realizzare i
pianali sono il Plexiglass e il Lexan.
I robot visti sono ancora scarni, ma si evince che
c’è molto spazio per alloggiare tante schede,
sopra e sotto il pianale, mantenendosi ancora
su dimensioni della base contenute.
Il terzo robot è perfettamente circolare, la sua realizzazione è facilitata dall’uso del legno; ha due
pianali e una diverso tipo di ancoraggio dei motori. Da notare, in tutti e tre i robot, le ruote a
contatto puntiforme.
Infine vediamo basi robotiche a 4 ruote. Non si tratta di strutture autocostrutite, ma di esemplari
commerciali, acquistabili in siti internet
specializzati. Hanno un costo non indifferente
(ben oltre le 200 euro), ma sono veramente ben
fatte.
Dopo questo piccolo riassunto delle
caratteristiche principali da tenere d’occhio
quando si realizza una base robotica e dopo
aver visto alcune tipologie di strutture fra le più
comuni, ci tengo a precisare che proprio nella
base, il robottaro può esprimere al massimo il
suo spirito inventivo, la sua creatività e la
capacità di ingegnarsi, infatti in rete è
possibile trovare robot dalle strutture più
disparate. L’unico limite è la fantasia!
Line Follower Robot
E' la mia prima versione di un classico da robottaro amatoriale. In questa release sono stati
utilizzati solamente 3 sensori QRB1134. Di seguito potete osservare un video del robot in azione su
un percorso breve, ma abbastanza misto, con curve e spezzate a 90°.
Di lato, potete osservare il particolare
del sensore di linea, realizzato con
materiali di facile reperibilità. Pur
essendo di rudimentale costruzione,
si è dimostrato molto efficacie,
perchè è costruito in modo da avere
la possibilità di regolare la distanza
del pettine di sensori dal suolo e la
distanza stessa fra i vari QRB1134.
Nella sezione Menù principale >
Download trovate il codice sorgente
per PIC16F877A, realizzato con
MikroC.