Presentazione Progetto Robot Calcio (HM)

PRESENTAZIONE ROBOT CALCIO
SQUADRA : ROBO MAGUT
a cura di Mozzali Hermes
Nome squadra: ROBOMAGÜT
VINCITRICE DEL 1° PREMIO alla
manifestazione RoboCup 2009 , tenutasi presso il
Lingotto a Torino nei giorni 21, 22 e 23 Maggio
POLO TECNOLOGICO DI TREVIGLIO (BG)
Componenti della squadra:
 Simone Finardi 5^A Automazione
 Matteo Moro 3^A Automazione
 Daniele Casella 3^A Automazione
 Mattia Rossi 3^A Automazione
 HERMES MOZZALI 3^A Meccanica
 Stefano Corna 4^A Automazione
Progettazione completa del robot,
utilizzando Autodesk Inventor 2009
ORIENTAMENTO
MOTO OMNIDIREZIONALE
M1
CMPS03
SRF08
SRF08
SRF08
M2
M3
M4
SRF08
MD22
MD22
BUS I2C
DIAGNOSTICA
WIRELESS PC
RGB
COMPARATORE
PIC 18F452
AMPLIFICATORI
AMPLIFICATORI
AMPLIFICATORI
AMPLIFICATORI
AMPLIFICATORI
BPV11F
fototransistor
BPV11F
fototransistor
BPV11F
fototransistor
BPV11F
fototransistor
BPV11F
fototransistor
RICERCA DELLA PALLA
DRIVER K
RELE’
S
R
KICKER
ROLLER
CONTROLLO DELLA
PALLA
 Il sensore presente
sulla bussola rileva
il campo magnetico
terrestre.
 Viene utilizzata dal
robot per orientarsi
all’interno del
campo, la porta è
posizionata a
grado 0° rispetto
alla posizione
iniziale del robot.
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 Serve per controllare la velocità e la
direzione dei motori.
 Tensione logica 5 V
 Corrente nominale per logica max
50 mA
 Corrente nominale per motori max
5A
 Tensione motori max 50 V
 Comunicazione I2C
 Modello MD22
Problematiche riscontrate:
Le schede sono molto sensibili ai
disturbi provocati dalle spazzole dei
motori. E’ stato necessario filtrare
tali disturbi utilizzando dei
condensatori ceramici.
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 E’ utilizzato per
misurare la
distanza del robot
dai margini del
campo di gioco,
per poter
individuare
l’avversario o
eventuali ostacoli.
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 Permette la comunicazione seriale sincrona
di più periferiche sullo stesso bus.
 Utilizza solo 2 linee: SCL e SDA.
 SDA utilizzata per la trasmissione dei dati
 SCL utilizzato per il segnale di clock
 La comunicazione è possibile solo tra 2
dispositivi alla volta (un master e uno slave)
 Utilizziamo solo un master e più slave
 Modalità d’indirizzamento a 7 bit
 Velocità di trasmissione 100 kbit/s
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 Sensore sensibile al colore utilizzato per
riconoscere le linee bianche tracciate sul
campo.
 Converte la luce in R,G,B in tre tensioni
d’uscita
 Regolatore interno di tensione da 5V a 3.3V
 12x12 array di fotodiodi
 Modello Agilent HDJD-S831-QT333
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MICROCONTROLLORE
 E’ il cervello del robot
serve per coordinare e
gestire i movimenti.
 Tensione Operativa 2V5.5V
 Program Memory Flash
(KB) 32
 RAM bytes 1.536
 Data EEPROM (bytes)
256
 ADC 8ch, 10-bit
 Modello PIC 18F452
 40 Pin
SOFTWARE
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MOTORIDUTTORE
 Motore elettrico in
corrente continua.
 Tensione di
alimentazione: 12V
 Velocità MAX: 8000rpm
 Coppia MAX: 10mNm
 Corrente MAX: 0.94 A
 Per ridurre il numero di
giri del motore abbiamo
utilizzato un riduttore.
 Rapporto di riduzione
19:1
 Carico radiale massimo
50 N
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SENSORE INFRAROSSO
 E’ un fototransistor
che permette di
captare i segnali
infrarossi emessi
dalla palla di gioco.
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WIRELESS
 Il collegamento wireless essendo
senza fili è più comodo ed è stato
utilizzato per la diagnostica del
robot, soprattutto nella fase di
progettazione.
 Tensione Operativa (2.8 – 3.4)V
 Corrente del trasmettitore 270mA
 Corrente del ricevitore 55mA
 Frequenza 2.4GHz
 Modello XBee-PRO
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 Ruotando, permette
di controllare la
palla senza
trattenerla
fisicamente.
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 E’ un solenoide che eccitato crea un
campo magnetico che permette lo
spostamento di un pistone che
andrà a colpire la palla, simulando
una calciata.
 Max tensione ammissibile 160V DC
 Potere di chiusura 10W
 Isolamento 1kv 50Hz
 Modello Serie 122 black knight
KICKER
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AMPLIFICATORE
 Serve per amplificare il segnale che arriva
dai fototransistor in modo tale da poter
essere letto dal PIC come segnale digitale.
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DRIVER K
 Serve per aumentare la tensione della
batteria da 12V a 50V per permettere cosi
al kicker di calciare la palla.
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COMPARATORE
 Serve per amplificare il
segnale analogico
uscente dal sensore
RGB ed ottenere un
segnale digitale
ON/OFF.
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Tensione Operativa 5V
Corrente nominale 20mA
Risoluzione 0.1°
Accuratezza 3-4° circa, dopo la calibrazione
Uscita I2C, 0-255 o 0-3599
Connessione I2C
Modello CMPS03
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Tensione Operativa 5V
Corrente Nominale 15mA – 3mA Standby
Frequenza 40kHz
Portata da 3cm a 6mt
Massimo guadagno analogico variabile da
94 a 1025 in 32 steps
 Distanza esperessa in uS, mm o pollici
 Comunicazione I2C
 Modello SFR08
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 Utilizza solo 2 linee (SCL e SDA) più la linea
di massa
 SDA utilizzata per la trasmissione dei dati
 SCL serve per i segnali di clock
 La comunicazione è possibile solo tra 2
dispositivi alla volta (un master e uno slave)
 Utilizziamo solo un master e più slave
 L’indirizzo è a 7bit
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Sensibilità radiale molto elevata
Imballaggio standard T-1¾ ( Φ5mm)
Filtro IR per emettitore GaAs (950nm)
Angolo di media sensibilità φ = ± 15°
Base terminale disponibile
Connessione all’amplificatore per poi
collegarlo come ingresso digitale al PIC
 Tipo NPN
 Modello BPV11F
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 È una struttura
meccanica messa in
funzione da un
motore.
 Il suo
funzionamento è
controllato dal PIC.
 La trasmissione
avviene tramite
cinghia.
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RELE’
 La sua funzione è quella di alimentare il
motore necessario alla rotazione del roller.
 Bobina a 5 V dc
 Corrente carico 8 A
 Tensione carico 250 V
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ATTACCANTE
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
Schema a blocchi generale
Schema a blocchi Stato 3
Stato 0 – Verifica infrarossi
Stato 1 – Avvicinamento
Stato 2 – Cattura palla
Stato 3 – Orientamento
Collegamento blocchi degli stati
RGB on
Interrupt
Stato 1
Tic 10ms / IR Possesso on
IR Possesso off
IR Possesso on o Frontali off
Stato 2
Tic=10ms / IR Frontali on
Tic=10ms / IR Possesso e Frontali off
Stato 0
IR Frontali on
Scelta
Stati
Tic 10ms / Dopo valore di T
Stato 3
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Stato 3
Orientamento
Ultrasuoni
Tiro
Collegamento blocchi degli stati
Stato 0 – Verifica infrarossi
Lo Stato 0 prevede l’acquisizione dei dati da
parte di tutti gli infrarossi.
Quando si attivano i sensori frontali il
programma ritorna alla scelta degli stati.
Torna alla scelta stati
Stato 1 – Avvicinamento
Una volta attivati gli infrarossi anteriori, si
attiva lo Stato 1. In questa parte di
programma il robot si avvicina alla palla
facendo in modo da mantenere attivi i
sensori frontali. Una volta che si sono
attivati i sensori di vicinanza il programma
torna alla scelta degli stati.
Torna alla scelta stati
Stato 2 – Cattura palla
 Una volta che i sensori di possesso si
attivano, lo Stato 2 rimane attivo per un
certo tempo e al termine torna alla scelta
degli stati.
Torna alla scelta stati
INTERRUPT
 L’RGB richiede al microcontrollore un
interrupt del programma principale per
evitare che il robot portiere esca dalla
propria area.
Torna alla scelta stati
Stato 3 – Orientamento
ultrasuoni, porta e tiro
 Questo stato permette al robot di orientarsi
sul campo attraverso gli ultrasuoni e la
bussola. Una volta fatto questo, si passa
all’eventuale posizionamento verso la porta.
Infine si passa al tiro. Questo stato è
composto dunque da due sottostati:
 Lettura ultrasuoni
 Tiro
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ORIENTAMENTO
Un robot che si muove su di un piano possiede 3 gradi di
libertà (X, Y, α).
Il robot ha la necessità di orientarsi all’interno del campo,
per poterlo fare è dotato di 4 sensori ultrasuoni e di una
bussola.
 Gli ultrasuoni permettono al robot di calcolare la sua
posizione rispetto alle pareti (coordinate X e Y).
 La bussola determina il grado di inclinazione del robot
rispetto al campo magnetico terrestre (coordinata α) .
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MOTO OMNIDIREZIONALE
 Il robot essendo dotato
di 4 ruote
omnidirezionali può
muoversi sul piano in
tutte le direzioni
possibili.
 Durante il gioco
sfruttiamo diversi tipi di
movimento:
- rettilineo (destrasinistra, avantiindietro, diagonali)
- circolare (orario
ed antiorario con
perno sul
baricentro)
- composto
(cicloidi, con perno su
una delle 4 ruote)
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CONTROLLO DELLA PALLA
 Con l’utilizzo di kicker e roller possiamo
controllare e calciare la palla.
 Quando i sensori infrarossi di vicinanza
rilevano la presenza della palla, il robot
attiva il roller e diminuisce la propria
velocità consentendone un miglior controllo.
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RICERCA DELLA PALLA
 Avviene attraverso i
14 infrarossi, disposti
sulla piastra inferiore,
a seconda del lato che
rileva la palla il robot
ruota in quella
direzione
avvicinandosi.
 A questo punto
passiamo alla fase del
controllo della palla.
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