Microrobotica Monty Peruzzo Editore - 07 - Modelli di Microrobots by Monty Microrobot

La microrobotica.

MOTORE

BATTERIE

struttura di un microrobot ha similitudini con quella di un essere umano

iamo nel secolo XXl, e casa nostra non è quella che si vedeva nei film. Non abbiamo un

L& tu€g{R*ffi*ffi#TgtÀ

robot per maggiordomo, né siamo salutati all'ingresso da un schermo che ci chiede "Come stai?", "Com'e andata la giornata?" O forse sì? Cosa certa è che esiste piu tecnologia attor-

La microrobotica può considerarsi discendente della robotica ed è ouella a cui ci indirizzeremo. Un robot industriale è un grosso strumento a forma di braccio, dedicato ad usi pesanti; un microrobot. differisce da

no a noi di quella che potremmo pensare, anche di tipo industriale; quella dedicata al largo consumo, che continua a svilupparsi per avvicinarsi sempre di più ad un pubblico più esteso. Questo è I'obiettivo di quest'opera: fare arrivare nelle nostre case un inizio di ouello che senza dubbi sarà il secolo della robotica.

funzioni per le quali è stato pensato. E' meno costoso, più adattabìle, più facile da programmare, dotato di un'ottima mobilità. Tutto questo rende il microrobot eccezionale oer l'esecuzione di molti lavori. Pero, soprattutto la microrobotica, è una scienza in

questo non solo per le sue dimensioni, ma anche per le

Fr*s*mÈ€HHE#*È#

g#ffi*treF* #d

$mw*erufu*

La sensazione di partecipare ad un concorso di Microrobotica, come quello illustrato in questa immagine, non si può raccontare, bisogna viverla di persona

pieno sviluppo. Non c'è niente di determinato, non ci sono limiti. Tutto si deve fare. E l'immaginazione dì ognuno che determina il suo sviluppo e le sue molteplici applicazioni. E' il lettore che renderà possibile questo.

lizzazione di lavori semplici, in maniera rapida e precisa, aiutano gli essere umani in lavori ripetitivi o pericolosi, come pulire, cercare, vigilare, guidare non

vedenti o aiutare invalidi, ecc. I lavori domestici, la medicina e persino l'esplorazione spaziale sono campi che sempre di più si avvalgono dei vantaggi della microrobotica. i

*qTRUE€LjRs€

*E *r€ tuÈgtffi{Éffi##*E

Anche se il suo aspetto non lo dimostra. un microrobot ha tante similitudini con gli esseri umani per le funzroni che realizza. Si possono differenziare in quattro parti fondamentali: cervello, scheletro, braccia, gambe e i sensi della vista, del tatto, e dell'udito. ll cervello è la chiave di tutti i robot, è quello che li colloca ad un certo livello d'intelliqenza. Lo scheletro e quello che supporta i componenti del microrobot. Gli organi della mobilità sono normalmente motori elettrici che azionano ruote, gambe, ganci, pulegge, strumenti o quant'altro può risultare necessario. Quello che hanno dr speciale i microrobot e l'autonomia. Non si tratta di un giocattolo telecomandato. L'ampia gamma di sensori esistenti, strategicamente

inseriti, permettono al microrobot di "vedere" cosa succede intorno a lui, e reagire di conseguenza. Tutto ouesto sarà tema di studio. ESÌF€H#g€E

# ffi#ffitésg

I microrobots non intendono sostituire i robots industriali. ll loro campo è quello dove si richiede la rea-

Fryee*mÉma****

ggffigqg.$g*93$

{*#ggg

Fi L:* l=é ilr= #=H Non v'è dubbio che oltre agli importanti lavori appena ricordati, la microrobotica si introduce nelle nostre case anche con un piccolo giocattolo con il quale si puo gioire, montandolo, programmando. disegnando, insomma essendo artefici di una nostra creazione vivente. Quanto piu si conosce questo mondo, tanto piu si va avanti e si rimane coinvolti da una attività sana, che ci invita a non essere passivi, ma a pensare, a ricercare, sino ad arrivare ad una meta ed alla fine magari a partecipare ad un concorso. Non si crea per andare ad un concorso, la gioia inizia prima; come quella persona che guarda con amore le sue piante o un animale da compagnia. Infatti, a chi non piacciono i complimenti di tutti quando facciamo vedere la nostra "creatura" in un concorso di rapidità, destrezza, miglior idea applicata, incluso bellezza della realizzazione. Voi potrete riuscire in questo e noi vi insegneremo Hru

come.

*eE

Incontri e concorsi: pan orama i ntern azion ale INTELLIGENZA ARTIFICIALE

ELETTRONICA

La costruzione e l'uso di un Microrobot richiede la conoscenza di discipline molto diverse.

sstono moltirldrni di concorsi dr tutti itipi, dai campionati sportivi sino ai concorsi d'arte, prttura, fotogratia. In alcuni setro.i non esistendo concorsi veri e propri, gli ap0assronatr d' una sc enza o gl: hoobrsti, trovano facilmente tl modo di comunicare e dividere esperienze comuni sia tramite lrrerner che tranite raduni dedlcati. Non si possono dimenticare ino tre

regoìano, al fine

di saperne un po'di più

della

Mrcrorobotica.

Fffi#ffi #Y*ffiE gFtrLL& lts€E{Ht$ffi###Est"&

c ub, con membn che sr radunano periodicamente, per .,,it, i^^-"^ r\-r u ^---i po:>rOle, e aVVla'e I glOVan a qUeSte )vrLrpf-jdrc id t^.^

di iniziare la visita ai vari concorsi, è necessario da dove parte la Microrobotica, e chi influenza il suo sviluppo, in modo da poterla meglio inquadrare nel suo contesto. Dalla nascita della Robotica, sino al successivo passo alla Mtcrorobotica così come si conosce oggi, sono stat necessari grandi

attrvrtà.

avanza"nentr tecno ogici.

Gli appassionati di Microrobotica, non fanno eccezione, e dispongono di un grande numero di incontrr e concorsi a livello mondiale ai qualr partecrpare. In questa sezione vi mostreremo i diversi concorsi, le prove che al loro interno vengono realizzale, e le norme che

Prima

analizzare

La Microrobotica

p;o

essere piu di un g oco, anche

se risulta ugualmente piacevole, dato che coinvolge divprse discinl ne p di orresre sehhene non Sia necessaria una conoscenza approfondita, è tndispensabile almeno una conoscenza di base, Oueste discioline sono

Fseewee*sÉ

€€seÈ€#trs$

Oggetto

9:!:::::g!:!4v:r

Ques.ti sono proprio i temi che, divisi in differenti sezioni, si trovano in quest'opera. Tutto questo sarà accom-

pagnato da molta pratica ed esempi, che possono rendere piu semplice l'acquisizione di tanti nuovi concetti. Trattandosi di una scienza molto varia, varie sono

anche le sue forme di applicazione, per questo Microrobots costituiscono un eccellente campo di prova per sperimentare nuovi algoritmi e nuove scoperte. Allo stesso tempo si beneficia di queste applicazioni per uso personale. Tre sono i principali tipi di

rho Lr rs

rivo<tnnn IrvLrLvrrv

m:nninra ||ruvyrvtL

imnnr+rn-r il|tvvt Lottzo

nello svrluppo della Microrobotica. è-H àJruAb$HffiSgTÀ

Sono i maggiori centri di ricerca. A seconda delle carriere che vengono intraprese, si approfondiscono piu o meno alcune discipline, per cui iconcorsi interuniversitari sono un ottimo scenario dove riunire tutte le sconprte Cosi si nnssonn trovare ad esemnin nare | |vIv, di vei:,

coli autonomi (Università di Helsinki), concorsi di Microrobots Pompieri (Scuola superiore Trinity, Harford), o il PinBot, variante del gioco del flipper con Microrobots (Università di Alberta, Canada). Alcune Università prevedono master e dottorati in Robotica

tmcomtri

telecomando tv

Scatola di pastiglie

Tavolo del caffè o tavolo della cucina

Lattina di CocaCola

Tavolo del caffè o tavolo della cucina

Tazza di caffè

In qualunque posto

Tazza di cereali

Tavolo della cucina o ripiano

Videocassetta

TV o lavolo del caffè

Frutta e verdura

In qualunque posto

Bottiglia di ketchup

In qualunque posto

tl_%s:i"L:l_p_g* :!ggJts.!g "py!::s."P_syvte:?:tg:!!"91: sti ess9ry:!::'

l'Elettronica, con isuoi sensori e attuatori, la Meccanica, la Programmazione Strutturata, Microprocessori, le basi della Microrobotica stessa.

araznizzaziani vtYatttLLaLtv|il

Possibile localizzazione

s *$n**rsi

L'Università di Carnegie Mellon e l'lstituto diTecnologia del Massachussetts (MlT) sono fra queste.

il& ##H,rt3"#*,9 mg RF{" il ffi {'ra Sono concepiti integralmente per il lavoro di ricerca sul tema della Microrobotica. Normalmente sono organizzazioni governative, nelle quali le grandi disponibilita unite all'esclusività della ricerca generano imigliori risultati, anche se spesso in questi settori la robotica non è che altro un mero strumento per conseguire altri nhipttivi Si nntrrnno trovare cosi dal nrimo robot che ando su Marte, all'aspirapolvere domestico autonomo, a camerieri un tantino roboIizzaI"i, sino a campionati

mondiali di football in cui i oartecioanti non hanno l'obbligo di indossare ia casacca della loro squadra. ll concorso della figura rappresenta una casa dove un Microrobot deve pulire l'abitazione e rrordinare gli oggetti che trova fuori posto. E$-YRffi ASS**TEHE#ruX H gETFffitrSN Orrocto qnnn ctrott:ménta lon:to :lln <riilrrnnn doll:

Microrobotica. Le prime necessitano di patrocinio per cnctnnnrn l^ l^ .^-^^'..l^ 5o5Lefìete td l|LetCd, "'-^"-^ '-^^+'^ ilte|t|e te 5eLUilue SOnO plU orientate a promuovere la concorrenza f ra le associazioni che a mantenere deì laboratori di ricerca propri, nor nro<tn mntirin <no -Y-sso sono toro cne organtzzano I

concorsi.

Modetti di microrobots:

il PICBOT. 1

Aspetto del PICBOI- I una volta montato

I microrobot PICBOT-1, vuol essere il primo punto di contatto con r differenti elementi con cui e formato qualunque microrobot. Una volta fatto questo primo passo, e data la modularita che permette il

PICBOT-1

,l'utilizza-

to'e potra progettare la struttura migliore per le sue applicazroni, e sceglrere imotori e isensori che meglio si adattano all'ambiente in cui il microrobot dovrà opera re.

FRHSHruTAEI*ruf, *HL MSCR*N***T Realizzare applicazioni con il PICBOT-1 e un gioco da ragazzi Si presenta con un kit composto da differenti elementi che verranno descrrtti in seguito, e che l'utilizzalore dovrà montare con l'aiuto di un manuate cne ill' rttn ilil nrnradimanrn ^.--î trLULLw lllU)LId '-+"- Pd))U ptl pd))U piwLcuil|cr rLU.

......'||||||1|...............||||.....|..||||.::..*|lww

sff*E*A SI E*ruTR&LL*

Fr4sXS4 È una scheda

di utilizzo generale

controllata da un 6F84. Questo permette all'utilizzatore di riprogramma'la molte volte, per adattarsi al compito assegnato al microrobot. Contiene connettori per cinque sensori di ingresso e lo stadio di potenza per il controllo del due motori a corrente continua oppure uno PAP (passo a passor, La sua alimentazione può avvenire mediante un trasformatore da 15 VAC, con pile da 6 e 9 VDC, oppure anche da una batteria alpiombo ricaricabile da '12 VDC. PIC

3 sfiNs*Rg IJTSLTEXATT Con il kit del PICBOT-'1 vengono forniti due tipi di sensori base infrarossi e meccanici. Grazie a questi com-

ffiE*s*r*fue*Hqea

ponenti, si possono riconoscere gli ostacoli base attraverso i quali si muove il microrobot. Anche se sono molto semplici, permettono la realizzazione di numerose applicazioni.

g t4#g#ffig FrR 5t *-**VgffiAr€g* Si utilizzano due motori a corrente continua. Si tratta dì due servomotori della ditta FUTABA 53003, i quali drspongono di un gruppo di riduttori che garantiscono la potenza neressaria e rrna hassa inerzia alla ^î.+^n-r l-rd Lcl lzd

rll'rrrnc+n ca oil or rc)LU.

l-\icnnnnnnn l9vllw tr)PUr

inoltre di un sistema di ancoraggto rho rrn f:ril^ .^^-^-i^ Lr rtr normotto PEr il rELLq Ur I roLrlc d99ol lLlu o qualunque tipo di struttura,

Fotoaralia e sertqrafia della scheda MSxB4

Senso di marcia

Pgr?qrti

snlslr'o

*1ìo* rctazióné

Uno dei passi nella modifica dei motori FUTABA

ffi Molore sinislro

L,& SgRUT'.€#*&

#gLt& ffi&{{É*xru& La struttura uÍilizzala

e di

tipo

metallrco, realizzala 6ep i pezzi del nonnlare l.it di costrr rzione MECCA-

NO EVOLUTION 1. È un kit abbastanza completo che permette il progetto di differenti rrpi d' strutture. La ditta commercializza un'ampia gamma di kits che sono compatibrli fra di Ioro e di facile reperibiiita sul mercato. In questo modo, si \

ista in pianLa

dcl DICBaT- |

ffiEerer*fu**Hee

narantisce che la sîrrltlura del microrobot non sra rigida e possa essere facilmente modificata e amplìata

i.::ia::::

=r:l:: -t-: --€:::l

;:'_ l j;:..' -::-: I

l.,

tloa

rncontn e concorsr: normative dei concorsi

sempre piu comune trovare le regole dei concorsi nelle pagine Web

bbiamo terminato la costruzione del microrobot e abbiamo provato una serie di algoritmi base, e adesso cosa facciamo? È ll momento di presentarlo in societa, e per questo niente di meglio della partecipazione ad un concorso di microrobotica. La cosa oiu orobabile e che la prima volta ne usciremo malconci, però con un sacco di idee per rl prossimo incontro

obbligatorie, le date in cui il concorso si tiene eccetera.

Ricordiamo che oueste rirrnioni

annassionati

daranno le possibilita di condividere le idee accrescendn l: nn<tr:

ot]drtlldto|,

o<norionz. ,,,,-d. Clt \ril arnzni--zlart

rr Lomunque,

quale o quali concorsi meglio si adattano alle caratteristiche del nostro microrobot. Cercheremo i concorsi che maggiormente ci interessano per gusto personale. per diff ico tà delle prove, per vicinanza geograf ica. , ..e una volta scelto ci informeremo sulle normative che lo

divulgano le norme di partecipazione con molto anticipo, sia al momento dell'iscrizione, sia con cartelli pubblicitari, o mediante una pagina Web eccetera. Generalmente le regole si dividono in capitoli e vanno dalla descrizione del robot, dell'ambiente della prova, all'equipaggiamento, sino alla descrizione minuziosa dello sviluppo della prova e al modo di conquistare la vittoria. Comunque, una volta scelta la prova e l'incontro, l'ideale e mettersi in contatto con l'organizzazione. La forma migliore, data la sua flessibilita e rapidità, e la posta elettronica, di cui dispongono sempre più persone,

riguardano.

e che accompagna sempre tutta la pubblicità degli orga-

Normalmente non ci sono tante variazioni tra i differenti concorsi di microrobotica, però è probabile che ci siano alcune norme chiave da tenere in considera-

nizzalori dei concorsi. Questo mezzo è anche il migliore per awisare in caso di cambi di date, norme, eccetera.

Éqtr*#L* **LLfi Fffi#V# All'interno delle diverse prove dobbiamo

scegliere

zionp Sc si dorido di n,arferinare ,ed rrn ron46156 lgptano dal luogo dove si risiede, bisogna anche pensare ai problemi annessi, come le riunioni preparatorie

e4**rrHeffi H ffi f; s_ fr4r*ffi{FR*s*Y il momento delle modifiche. ll microrobot è stato dotato di pinze per fare i movimenti tipici del È arrivato

ffiEsresebe**e*

tere l'awersario.... Sono

chiamate

Robots o Robots Warsl Orreste contano lrn oran numero di Yv!Jrr appassionati di tutte le età I microGuerre

robots che partecipano a questi concorsi sanno come iniziano, ma non sanno come f iniscono, dato che l'aggressione al robot avversario è considerata normale. # il S ffi s FÉ}.{iSg #.T }_{ ll ninrnn dol rnnrnrqn l: lonno di

F+

4:+

Murphy: "Se puo succedere, succedor: " qi rnmnio :l *, ro --nro per cenîo. Quindi è meglio non tentare il destino.

Dobbiamo avere pile di "icambio,

o qp invprc dellc nile utilizziamo

batterie ricaricabili è meglio. È possibile che fino al momento in cui non chiameranno il nostro microrobot, staremo lì a provare. I cambi ìmprovvisi del programma sono sempre problematici, perche non sempre abbiamo a disposizione il computer con il Una giuria ha il compito di verificare software necessario. Lo stesso capita che i microrobots osservino le norme, sia quelle formali, sta quelle pratiche con gli allrezzi da lavoro, potrebbe mancarci gtusto quella chiave inglese per perche che ci serve tirare un bullone; dobbiamo quindi sumo, si aggrappa al suolo con una ventosa considerare che i nervì, nelle ultime ore, saranno piutnon possa essere mosso, e lancia delì'olio per fare sì tosto tesi. Alla fine dei conti stiamo mettendo alla che l'aìtro scivoli e cada. "Siamo sicuri che ci lasceranorova la reoutazione della nostra creatura. no partecipare con questo? - E stato tenuto conto della pernessa? dimensione massima

Riuscirà il nostro microrobot nel tomnn:sspon:lo a realìzzare bene questa prova di acrobazia?". Dovremo modificare iì robot perche si adatti alle norme che dipendor-r +i^^ ri ^"^,,a ^^ -rLrPw ur Itu )ro udr Prwv che dal con_ rnr<.n in <c ,:nrhe sp qomnro di nirr ìp organizzazioni tendono ad un iformarp nric<fc rrlf ime Por^n À nnao vpdre-

mo le norme più signif icative,

modo da tenerne conto fin dal primo momento, e le modifiche al microrobot per poterlo adattare al concorso. Nonostante la varietà dei concorsi, possibile che ìn alcuni le norme non è esistano, dove l'unico obiettivo è bat-

ffi$eswry*fusÉEcm

È aossibile che fino a ouando non viene chiamato il nome del nostro microrobot effettueremo solo delle prove.

T,.l !

=r.:

ii!.j ,b'

Modelli di microrobots:

il GrowBot I i' l.

Aspetto del GrowBot una volta montato

W ffi

I GrowBot dell'azienda Parallax, è un microrobot

ffi che si vende in kit, ed è basato sul modulo BS2ffi & lC tBasic Stamp ll). Questo modulo ha una scheda di circuito stampato che contiene un piccolo PlC, e insieme ad altri elementi serve oer amoliare le sue possibilità; viene saldato come un chip aggiuntivo sulla scheda orincioale.

FffiH5ffiffiT&Xg#flCtr

ffitr1 g4gilR#ffi###T ll kit del microrobot include le parti necessarie per il suo montaggio e un manuale di istruzioni, da utiliz-

r& st*.Efl#& #s srufiRflssH/eiscssil Oltre ai componenti elettronici, la scheda osprta anche isensori, quindi si puo dire che forma la struttura del microrobot; inoltre su di essa trova posto la pila da 9V per l'alimentazione e i motori che vanno montati nella n:rtc inforiore Oltre anli inoro<ci c :llp rrs.ritc r.a ..re..q: scheda incorpora anche un connettore per adattare g i altri moduli di espansione.

g sffis\€5€}ffig

GLg AYT#eT€}ffig UggLgAeATg

-^..i ancne ^^-t^^ per ^^" tra -, zarsr sua programmaztone e il suo ut|lizzo. Questa documentazione e agg ornata frequente-

Come sensori - nella maggior parte dei casi - vengono fornitì due bumpers o paraurti, due infrarossì, e un pulsante. La novità e neoli attuatori. Oltre ai due servomotori (Futaba S-148) per il movimento, permette l'installazione di due LEDS e di un altooarlante. anch'essi

mente in formato PDF nella oaoina web dì Parallax.

ncl usi

ffi$evwryefu*É€eee

Fotografia e serigrafta della scheda di ingressi e uscite

i,"

3= 3;;

g; fl.l,1a 1gl g.ci è

F":E

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Ì.rJ i='

Si espoue sonra la stpssa scheda

.^ll^^--.-l^lLUilE9OttUUtO LUt t ilil rnmnrrtor lVr rrPU Lgl

ncr

vi: cori:lp

Pcr nrrg5{9 mOtiVO

fa parte del krt un dischetto con

software necessario per la sua realizzazione e un cavo di con nessione.

ll linguaggio di programmazione utilizzato è il PBASIC, una versione del BASIC, che include istruzioni, strutture di controllo e subrutine gia pronte, la conosrpnTa delle orrali da al microro-

bot una grande potenza; pero nntrphhprn psserp di difficile comprensione per i prrncipian+l rd 9rdt ^".^,.J^ Lr, -l-+ud Ld ltuc Del.taglio del sensore per gli ostacoli

-4È$er*s+fu+ÈFs€rs

parametri

^,,-^+i+\LtLd ,.li LludI ul

modalità

delle

medesime.

*i::::ffirrls:ìf11Ì1ììÌirìììì1ìì:11:tr1t11rjjLa.a1:r::::.

:.1;,:a,11rjai1:1j11

ttroO

rncontn e concorsr: prova di inseguimento

Momento di una prova di insegurmento.

obiettivo ultimo della costruzione

di un

nicrorobot, e il suo ulilizzo in qualche applir;ztana ll mnrln m;^liOfe di iniZiafe è Una prova di inseguimento. Per la realizzazione di un programma di questo tipo, e sufficiente una mattrnata.

A -^ r/^--^^--l <omnliro oHl^-L^ lLl lU )C I C)>CllZú dr vr orrp<,t: gusJro nrov: s )E,,.r,,__, Vrwvo ò

una delle costanti nei concorsi di microrobotica, e di solito genera le stesse aspettattve di una corsa di macch i ne.

SBTETTIUS fobiettivo della competizione è fare in modo che il microrobot percorra nel minor tempo possibile un cir-

rr ril-a ur)EgroLU nlicannl+^ crrl .^^rr nnnrtra )cgltdLU <a^nî+^ )uptd lurLw )ur nrrrimonin Pdvilrsrrrw, upputc

un tahellone

rn sr Innorto

iro

"r-(orptA. ll fondo può essere bianco o nero e la linea che segna il circuito, deve essere di colore opoosto. La larghezza di questa linea generalmente è di 2 cm, ed è formata da nastro isolante, che risulta essere un materiale ottimo per questo uso, grazie alla sua adattabilita, e al fatto che si puo facilmente rimuovere per modificare una prsla o Tarne una nuova. La corsa si puo realizzare in turni consecutivi, sorteggiando l'ordine dei concorrenti, e segnando i tempi per determinare il vincitore; o ancora più interessante, ouo essere fatta con due microrobots che corrono simultaneamente in due piste uguali o speculari, spesnlasf

fifii:rorakoticc

cazioni -he non vanno da nessuna n,rrle laohì curve a 90" eccereta. Infatti anche se la partenza e l'arrivo dovnnn o<cpro ficci il norrnr<n d: seguire puo non esserlo.

èL**€gE## L'algoritmo base di questa prova, parte dall'informazione ricevuta per riflessione dai due sensori ad infrarosso.

Questi sensori possono distinguere ^ indi se si vuole I^^-^ tEt v, \_lu seguire la pista rappresentata nel gra-

ir il r^i-^-^...r-r utct ILU udt

fico,

microrobot seguirà la strada

giusta quando entrambi i sensori rilevano il nero. In questo caso il microrobot deve avanzare; nel caso in cui uno dei due sensori esca dalla linea (rilevi

so realizzando anche un secondo giro nella pista oppo-

sta, oppure In senso Inverso, Le piste possono essere piu o meno complicate a seconda delle decisioni degli organizzalori, con ramifi-

bianco), il microrobot dovrà girare in senso contrario alla posizione del sensore (a destra se esce il sensore sini-

Generalmente è più interessante vedere due microrobots seguire /a stessa pista contemporaneamente

stro, a sinistra se esce il sensore destro). Nel caso in cui idue sensori rilevino il bianco nello stesso momento, cosa che puo capitare ad esempio in una curva a 90', il microrobot dovrà essere preparato nor re:niro in nrralrho modo e tornare sr

rl nerrnrqo rorrptto sia tramite con l'aiuto

programmazione che altri sensori. L È:Èli:l E:

i.1 È: 1.

1,,è i: #,{Fl-rjl

Generalmente sono simili

concorsi

dì

in tutti

microrobotica,

la piu

importante è quella che fa riferimento ad una possibile deviazione del microrobot rispetto alla linea da seguire. ll microrobot deve sempre seguire la lrnea; nel caso esca dal percorso, viene dato un massimo di tempo e/o

Fuori dollo lineo:

girore o...?

<n:zin nor tnrn:ra

altrimenti

-Jr propn passr, eliminato Anche Ia <l

dimensione del microrobot è importante. l'altezza non è un problema, ma la larghezza e la lunghezza non devono superare 20 o 21 cm, inclusi

Bordo destro:

girore o sinislro

.-::

sensori e attuatori vari di cui dispone. ll peso non ha un limite inferiore o superiore da rispettare.

:!..aa.

-, ....'

::-

it Èi1:1,

:'. l:. 'r.

Ei-

-=--

Modetli di microrobots: strutture nche se lo scheletro, o ^,,-lsut quare sl monta il microrobot puo sembrare un accessorio per rl funzionamento del -+,,,++,,rî srrurlura, -,,1

t,-t@ j'

medesimo, nella maggroranza dei casi

non lo è, ed ha più importanza di quanto possa apparire. ll suo peso, la

1utrffi

robustezza e il volume devono essere

adattati all'applicazione da realizzare, dato che influiscono su di essa. Un microrobot inseguitore, ad esempio, deve esse'e leggero, per guadagnare in velocità, per cui la sua struttura puo

;

@q @s

;*k.#

essere ridotta al minimo, ma nello stesso temno deve avere sufficiente ll metallo fornisce riqidità e resistenza alla struttura del microrobot stabilità, per non uscire fuori in curva per permettere il movimento. lì peso e la dimensione a causa della velocità stessa. Inoltre Ia struttura deve delle batterie, il numero dei sensori, l'ambiente dove si essere sufficientemente flessibile in modo che si oossasvilupperà l'applicazione, caratteristiche specifiche di no riparare senza problemr differenti tipi di ruote, rotelouesta ecc.. determineranno il materiale da utilizzare. le, motori e accessori in generale, soprattutto se il microrobot verrà utilizzato come sistema di prova in differenti applicazioni, senza essere soecializzato in nessuna in concreto.

*#.

Struttura in plastica

Érttrd

Classificazione delle strutture in base

ai materiali.

[

FE{ÉAE# F€ * tr t il * 5TÉ{JTTq-Èffi# F+- Í4;èT"* H iià3-il FililL:Fl {. tF+5;-qT

i:*

Tutte le strutture hanno lo

stesso

obiettivo: servire da supporto al resto degli eiementì, collegandoli fra di loro

e__** I

pezzi in plastica sono pitr leggeri ma meno resistenti di quelli rn metallo

Sffi#*ewsesfu+€€ery

strutture su misLtra formano il gruppo prù grande della classificaztone, grazte ai loro numerosi rmpreghr

Poss

amo classifrcare ie strutture nei gruppi

riportati

nela tabella. Le pr me imp egano pezzi metallici standardizzat, con fori che si uniscono tramite delle vitl li metallo fornisce r gidezza e resistenza, pero puo essere molto

pesanie

i pezzr n "netailo sia que l, n p astica, sono gereralmente l'lnizio della fabbricazione del microrobot, ed

Sia

e diffìcie da adattare a tutte le

esigenze

Ccmunque sul mercatc ci sono diverse d jtte che forn scono quantità dr pezzi drfferenti come tondint, angoii con drverse pieghe, placche, molle ecc , che permettono di modellare lo scheletro del microrobot secondo le esigenze.

entrambi forniscono la flessibìiità e la facìlttà d'uso che è necessaria in questr casi. Man mano che acquis amo confìdenza avremo bisogno di elementi che non troveremo nei negozi e che dovremo dìsegnare nor stessi Questi sono chiamati strutture su misura, e date le loro possibtlità, formano i gruppo piu esteso. Possono essere corl-rposti di legno, metacrilato, PVC, carta pesta ecc , dipende senpre oatle poss br ita del 'a't sta e clall aoolicaz one

f,. +.^ rld C LIC

a cui si vuole dedicare il microrobot. Inoltre e molto

caratteristiche. i peso puo essere molto ridotto, pero anche la resistenza. lnoltre sono piu facili da gestire, permettono ìl taglio e un certo grado dì flessibilità. Ci sono anche numerose drite che offrono una grande varietà dt pezzt.

coTnune mescolare diversl materrali, inclusi pezz compra-

t, .<n dpi nO;zr <.t:^!--!i---rl .-.lluctlUILLóll

-lr I ^l--+ ìJld)t Ld,

ti con altri costruiti su misura. Non

esiste una struttura migliore di un'altra, tutto dipende daJl'rrso che ne faremo. Ln rr crorobot lottatore .ecessita d peso e resisten-

za,

insegu rore

oi eggerczza e ade'enza

ecc

IT PICBOT.2 I microrobot

PICBOT-2 è -+-+^ ^i^"^-^^+-+^ ^J-ll9rd )LdLU PrC)CilLdLU udild i++ L A,-.^-, -l ^ ^+ o rvilcrosyslem

nora rrra

Fnninoorinn "'v, o- nnn "-" h: "." maggiori dotazioni elettroniche

o meccaniche rispetto al suo predecessore; il PICBOT-1. I vantaggi che offre, rispetto a quest'ultimo, si riferiscono al montaggio e alla robustez-

7A dpl mpdccimn nerche l'unica P novità è nella struttura, che è di metacrilato. ll tempo necessario per il montaggio e la manutenzione della stnlttrlra in ouesto nuovo modello sono mrnor.

*#silRggES

i r# ruag*F-é&Lg

*gLL* 5*F4f,*&

#E e*ruYffi*Lt# ft€Se#S Come gia si e detto parlando

Aspetto del PICBOT-2 una volta montato. del

PICROT-1 oiresta scheda dr controlìo à di rrtilizzn nonor:lo o normorra rn:

gran varieta di cambi in quanto a tipi di ali-

sensori e motori utilizzati,

mentazione, ecc. Per questo, la ditta

costruttrice introduce nel manuale un capitolo dì descrizione funzionale, :l I {ina di OIU :irrt:ro i nir'1 pqj6p6fj lll lg UI LO lq I PIU LJ'yL

r-hp

non si accontentano di quanto già visto, a comprendere il funzionamento della scheda, così come le possib -

li modifiche.

gH**5t*ruf, *g ALHffiflTFAHS#rufi F intenrata nella scheda MSxB4

re diverse possibilità di lavoro. î^-, ,' Lvrl -^^trollo ha biso_ LU)t, rtq r^^i-tvgtLq ur

off

gno di una VCC di +5 V però i motori possono funzionare anche con tensioni più alte. Queste tensioni posso-

Schema elettrico della zona dei sensori della scheda MSxB4

ffi8*reesfue**are

+vcc

EN1 lN1 OUT1 GND GND OUT2 tN2 VDD

VCC tN4

OUT4 GND GND OUT3 tN3

EN2

Connessione dell'1293 alla scheda MSxB4.

no essere ottenute a partrre da una tensione alternata di 12 VAC che arriva da un trasformatore, oppure da

un insieme di pile o batterie.

aoolicata rnediante batterie.

À*A3TAMfr FéT# $Htltr PHRgFEffiCE-g fi I connettori di ingresso della scheda , )O-J4, trasportano cinque segnali con l'obiettivo di poter adattare un buon numero di sensori diversi. In questo modo la resistenza R2, unita alla linea E, puo essere sostiturta da una di differente valore. o da una resistenza di regolazione da 100 K, per adattarsi a differenti modelli di sensori o a differenti sensibilità all'interno

passo. La tensione applicata

a questi motori puo

essere selezionata tra il +VCC di +5 V e una esterna. Se non vogliamo usare motori in una determinata applicazione, possiamo disabilitarli attraverso

delle esigenze.

dello stesso modello. Inoltre, Ia tensione di alimentazione che richiedono alcuni sensori puo psqpre nresa dai ronnettori della scheda.

fl*ruYR*Lr# *f,g p4#T#R3 Sopra la scheda

MSxB4 si trova situato il chin | 2qlB di SGS-THOMSON, particolarmente indicato per gestire carichi con un elevato consumo, come nel caso dei motori a corrente continua. Grazie a questo si possono pilotare due motori a

corrente contrnua

allo stesso

tempo, oppure uno del tipo passo

ffi$essryefu*8&ew

microinterruttori di SW1, mostrati nello schema riprodotto qui sopra, lascrando libere le linee RAO-RA3 per altri usi. Inoltre si puo accedere alle linee del PIC al completo, attraverso un bus, per utilizzarle a seconda

c8 27pF

56 78 I 11 13 17 l9 21 23 25

Accessibilità delle linee del PIC mediante un bus

10 12

14 18

20 22 24 26

Incontri e concorsi: Università :"i: F el Natale del 1998 il ;'; * dipartimento di ArchitetgE.!È*a ffi - *." tura dei Computers organizzò in ESIDE tFacoltà di Ingegneria) un concorso di mìcrorobotica. L'idea nacque dopo la partecipazione dr un gruppo di professori e alunni ad uno stage di microrobotica, gestito da un'azienda madrilena Grupo J&J. ll grande entusiasmo di questo gruppo di lavoro,

diede l'impulso

professori per

organizzarne altri simili, per quegli alunni che, a causa del ìimitato numero di posti, tipico di questi seminari dì lavoro, non avevano potuto .acqictpre- ,al r.' -' " nrimo

Scooby, vincitore della prova libera del Concorso 2000 dell'Università di Deusto, posa dopo aver analizzato le differenti zone dei condotti.

ll microrobot utilizzato era il Tritt, con la struttura di Lego e controllato da un Motorola 6BHC11, costituiva un buon punto di partenza, e contemporaneamente aveva anche grandi possibilità per chi avesse voluto approfondirne la gestione.

j'4

l":é *

l'fÉ * ir E= i"q-] i'.f {:{ì ft 5{+

La oreoarazione del concorso richiese settimane. Era la

prima volta che si organizzava un incontro di questo tipo, e non si conoscevano le ripercussioni che avrebbe ootuto orovocare. Si penso a quattro prove differenti secondo la programmazione dei microrobots: inseguitori, esploratori, lottatori o di sumo, e ìntelligenti. I microrobots inseguitori dovevano seguire una traiettoria segnata da una linea nel minor tempo possibile. Gli esploratori dovevano roalizzare rn nprrorqo ncomctriro in orresto ca5o un dodecaedro, con la maggior precisione e nel minor tempo. I lottatori dovevano mettere fuorr combattimento l'avversario, prima di essere espulsi loro stessi.

La prova dei microrobots intelligenti, o prova libera, premiava l'immaginazione oi partecipanti e la messa in pratica di un'idea. ;q\ÉE

I micrarobots esploratorr, devono realizzare rnn Pir\rJvr nrpci<ionc t tn di<cono r hp nt 'n p<clrp pit'írstn nedldnle Lv'r r'lollp linpp rli<pnnatè q tl navimento.

F* #FililH ff ffi*-tuFg

formati per la maggior parte da quattro membri, che dovevano essersi iscritti in precedenza con i loro microrobots alle prove desiderate. Ad ecceI gruppi erano

ffi#cs*s*fueÉEsee

zione della quarta prova, gruppi avevano un numero massimo di partecipanti, in

modo da non rendere tediose le realizzazioni delle medesi-

me. Questa caratteristica e altre relative alie norme delle distinîe nrove f rrrono conse-i grdre ^^1+^ dr

n-"+^-i^ pdr Lecrpanll al

momento dell' iscrizione.

&ffiFg-g-q#Hrug#

*sL il#rufl#ffis#

Ef4gilffi # r* gHrHsgg$è

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llnnn il <rrrro<qn doll --,,4 prma edizione, e considerati anche gli errori commessi, si penso di elevare il carattere del concorso a livello nazionale. F;rono realizzali dei manifesti che frrrono snediti a diver-

iversità che

Basurbot in piena azione. menUe raccoglie cubetti di spò//aLurà al Concorso 2000 dell'Università di Deusto.

aveva no

esperienza nel campo della microrobotica, e f u realizzala una pagina web che conteneva tutte le informazioni relative al concorso. Al f ine di uniformarsi il piu possibile su altri concorsi nazionali, si presero cr:n nÀrtp dpi rocrnlamenti e delle norme oet concorso che l'associazione di studenti AESS della UPC (Universitad Politecnica de Cataluna) realizzava tutti gli anni. La risposta da parte degli alunni dell'universita fu molto soddisfacente e si eboe l'appoggio della propria istituzione, delle aziende del settore e della stampa, ner le infrastnrttrrrp p il materiale neCeSSariO. ll fattO .h^ rnnrcci^^-+i - n1o<t: cne gil a .-,,,-,Jgta stano ^ll d[ipdssronar y-r-.- roaon+a tornnlr ctrrdonti o :l rnntemn^

rn:

fnrf rrn: a rrn -,, rpro0tema,

dato che generalmente non hanno ne risorse ne tempo per preparare questo trpo di concorsi. In questa occasione le prove furono solo tre, escludendo gli esploratori. 4?&ÈF: àg;L '1

€trff1i c1 #il=òF%!É4i-t

ll concorso migliora di anno in anno, grazie all'entu<.i:<mn rha nraanizzzlnri,_ a n:rtorin:nti ir ,.,,,nptegano r_,

per portarlo avanti. All'edizione tenutasi nel dicembre del 2000, hanno partecipato quattro prestigiose università: Scuola di Ingegneria delle Telecomunicazioni dell'Universita di Alcalé, Scuola di Ingegneria Tecnica di Mataro, UPC di Terrasa ed ESIDE

ffi#ss*swfu**$*re

dell'Università di Deusto Inoltre si e potuto contare sulla partecipazione eccezionale di un club giovanile

del tempo libero, iconcorrenti piu giovani per

momento. La scuola di Mataro ha vinto ii primo premio con

microrobot inseguitore, la UPC di Terrasa con il lottatore, ed ESIDE dell'Università d Deusto con il micro-

robot intelligente. In quest'ultima prova, l'idea t:ntn

imnnrt:nto rrVvrLurrL! anm^ ld nrncnn+rzi^^^ plU)trllLdZlUIlt:/ U LvrrlC lr LCLITU^ l:ld tornn_

logia applicata. ll primo posto fu per "SCOOBY", un robot ner l'isoezione di condotte di aria condizionata. Dopo l'ispezione il microrobot doveva informare tramite un pannello di controllo centrale, sull'ìdoneità o meno della femneratura delle differenti zone che formano il condotto, e avvisare di possibili errori e cause di malfunzionamento. La sua utilita, e il metodo di comunicazione fra elementi indipendenti, i^^,,..^r^ . -.] :<qann:ro il nrimn rnuus5ero Iîrd ^i""i 9tur|a aL ----y, ,-,- ,, |,, ,,,,- premto a questo microrobot. Al concorso assistettero, oltre a un numeroso pubhlico molte rannresentanze dei mezzi di comunicazione; fece scalpore in modo particolare l'alto numero e il livello dei microrobots basati sul microcontroller PlC. Alcune delle macchine erano gia provvrste del moderno PIC 'l6FB7x, e poterono manifestare il loro enorme potenziale operativo, lasciando immaginare fantastiche prospettive f uture.

Modetti di microrobot: Apocalipsis PIC -ffi.

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:? L -ì.,^,^^^lu :t ^Pvru,,PJ'J ^ti::: ffi PlC. un microrobot la cui

.+r,,++,,rî

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rl:<<ifirrra

W :*re i'.""r.il' ."ri'r"n, ;;;;r,

dato che e un insieme di pezzi normalizzati ad, ospmnio ;l N/ECCANO con altri ririrlati rama nozzt d,i -, veccnre slampan+t ^--1,,^---^^lli fLL. ^-- I <r rni rnctrr rtlnri Lr, d)Lru9dLdPEril t h:nnn in [ | innannari il rVqVr rEr rol ilor il rv ni: [ 9ro in harheca divprsi nrpmi interuniversitari ner ouesta e altre "invenzioni" simili.

<tr relonti )LUUCT rLr

fl€À€'{Ì FilF. È#È#$'lJÈFF" Anocalins s PIC e stato realizzato su misura, non solo per la struttura, ma anche per la sua finalita. Fu conceprto 'nar rozlizzzro in mndn <norifirn lo nrnvo

Aspetto di Apocalipsis PIC

di insenrrimento I a slla scheda di controllo principale contiene una zona con il PIC e gli elementi esterni di cui necessita oer lavorare. come il cri-

i |

stallo di quarzo, il pulsante di Reset e l'alimentazione, e una zona libera per le saldature. In questa zona vengonn rnllnreti nli olomoq{j che desCrivere-

mo rn segurto.

+ilffi8f,* ffiE{ilt*

ilg

3F++fitì,i=,iÈ

fnmo noriforirho nli innroccn r{:in rho o c+î+^ nn<<iodo )LOLU PTWVELLCTU il r)qVUrrs, pVJ)rEUE ^r^^^+tî+^ PEr ^^r in<anrriro solo due sensori ad infrarossi, che comunicano con il PIC attraverso delle porte

invertentì tipo trigger, le quali hanno la funzione di condizronamento del segnale Allo stesso tempo, dato che sono

nnrto inriortonti il ri:lnro rho nrnro<<ori il PlC, è il contrario di quello rivelato dai sensori. Questo, a volte, confonde il pro-

oràmmatorp nero p rtna tecnica molto

ulilizzata. Così la rilevazione del bianco, un 1, passando per l'inverter si converte in 0, e se si rivela colore nero (0 logico) al PIC arriva come un 1 se è

Scheda di controllo del nostro Monty.

.ffiÈsssw*fuep*Eew

suo successo: un Secondo motore per determinare la direzione. Anche se utilizza due motori, metodo comuîe per poter muoversi avanti, indietro, a destra, a sinistra, non li usa nello stesso modo. Come abbtamo gia spie-

gato, il primo motore, quello di trazione, fa sì

che, quando gira, il microrobot vada avan-

ti. Con il secondo, si ottrene la variazione di direzione di un determinato angolo della ruota motrice. In questo modo si consegue la possibilità di grrare di 90" in modo quasi istantaneo, per inseguire questo tipo di rr rrvo rhp npneralmente sono il cavallo di battaglia di tutti i microrobot. Nella fotografia del dettaglio si può intuire come e stato realizzalo questo motore; quello inferiore e adibito al movimontrì nrrolln <rrncrjgpg JvY!' alla direzione. Yvr,,v L'asse del motore di direzione è accoppia-

Differenza fra i valori rivelati dai sensori, e quelli mandati al PIC

+Vcc

+^ --l tu du

' '^ ull

i^^ranî^din lll9ldrdv9ru

rhorc nir: q Lvrr rnn Lr vil

oq<n' qJJv,

questo ingranaggio, a sua volta, è unito con la ruota e i sensori, in questo modo viene cambiata la direzione con un giro del motore superiore. Poiche i sensori leggono

=-=.-.-=.i

Schema elettrico del motore di trazione

1''i

i]=, {-t

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1"1

in continuazione, quando si ritrova il percorso corretto, il PIC manderà un segnale :l mntnro narrho roc<i di nir:ro Orro<ti L yUL' y""'L. xvrJr' "' producono pochi in microsì cambiamenti secondi.

ll movimento si realizza grazie ad un motore a corrente continua che fa girare una ruota in un solo senso: avanti. Per questo motivo, uno dei due fili del motore è collegato a massa. Le due ruote posteriori sono libere, cioè si muovono per trascinamento dato dalla forza della ruota anteriore. ll motore funziona a 5 V che arrivano tramite un transistor darlington, quando dal microcontrolìer viene dato il segnale di "girare" che non è altro che un 1 logico in uscita da uno dei piedini del PlC. La velocità di questo motore si puo controllare mediante

un potenzìometro, che risulta molto utile a seconda della difficoltà della pista, infatti un percorso con curve molto strette ouo far sbandare ad una velocità consistente il microrobot mandandolo fuori pista. *,É{3T#ffi

É.}é.fi

ilHÈfÈi€

La cosa più rnteressante di questo microrobot è l'idea, semplice da realizzare; questo sicuramente ha influito sul

ffiE*e*s*fu**#e*

Dettagli del motore di direzione del microrobot.

Incontri e concorsi: combattimenti di sumo nche se non è una delle prove più semplici da vincere, dato che esìge conoscenze di programmazrone, ma soprattutto dr meccanica e di hardware in generale, e grandi doti d'ingegno, di solito è Ia prova piu importante di tutto l'incontro di microrobotica. I microrobots sono guidati dai loro custodi come se si trattasse di persone, e ai costruttori di queste sofisticate invenzioni, costa molto non awicinarsi alla oista quando vedono sof-

frire il loro beneamato robot. coloevole di tante notti insonn

OSTETTTVI Al gioco partecipano due squadre, ognuna formata da un microrobot e da uno o più giocatori (le persone che hanno costruito il microrobot). Le squadre competono all'interno dell'area di combattimento, secondo le norme per ottenere punti effettivi, chiamati punti Yuhkoh. Normalmente ì combattimenti consistono in tre assalti da uno a tre minuti ciascuno, anche se il numero degìi assalti puo essere maggiore in caso di parità. Vince il

combattimento il microrobot che durante i tre assalti conquista per primo due punti Yuhkoh. Ad ogni modo, in caso di dubbio, i giudici hanno l'ultima parola. I mrcro-

robots devono collocarsi dietro la linea Shikiri uno

fronte all'altro. Dopo il via devono trascorrere 5 secondi prima che inizino a muoversi; ogni assalto finirà quando si ottiene un punto Yuhkoh che puo essere aggiudicato dalla fuoriuscita dell'awersario dal ring, o perché uno dei due robots rimane fermo per un certo periodo di tempo, o per somma di errori dell'awersario. Inoltre l'assalto puo essere sospeso perché i microrobots rimangono un certo tempo senza toccarsi, o per altre cause specificate dalle norme del concorso. A seconda del numero dr squadre iscritte, la gara si puo disputare in forma di campionato, oppure ad eliminazione diretta, o come un torneo con gironi di qualificazrone ecc.

RTGSLT DEL f;SNCSTS* Le regole utilizzate nella maggior parte dei combattimenti di sumo, generalmente sono un adattamento di

quelle del "AIl .lapan Robot Sumo Tournament Office", dato che sono le più complete. Esse sono divrse in differenti sezioni, e all'interno di queste, in diversi articoli. Una delle sezionifa riferimento all'area di combattimento, che e definita in modo nreciso e deve avere una composizione e una misura determinate.

In quanto ai microrobots, le

Ioro

dimensioni devono essere tali da entra-

re in una scatola da 20x20 cm, con

sensori di finecorsa chiusi se necessario.

Non è permesso progettare il microrobot, che all'inizio del gioco, si separi in diversi pezzi, pero è permesso dispiega-

re delle strutture durante il combatti-

Un momento di una prova di sumo, append prima di iniziare.

mento. Non ci sono vincoli per I'alltezza, inoltre il peso massimo del microrobot

puo essere di 3.000 grammi, incluse

llllirrcroksticn

I microrobots più sofisticati, utilizzano come sensori di finecorsa le "celle sonar", con il vantaggro che non è necessario entrare in contatto con l'awersario per sapere dove si trova. Questo dà più possibilità al momento di programmare le strategie, dato che l'altro microrobot potrebbe

non averci ancora rilevati.

microrobots oiù

avanzati incorporano piccole teìecamere digitali, anche se questo suppone un aumento delle difficoltà di programmazione.

Schema dell'area di combattimento.

tutte le parti.

Per quanto riguarda il programma, i micro-

robots devono essere progettati in modo che trascorrano 5 secondi da quando si preme il pulsante di awio a quando iniziano a muoversi; questo intervallo e chiamato tempo di sicurezza. La struttura di questi robots, oltre a misura e peso, deve sottostare ad una serie di caratteristiche come il non provocare dannr all'area di combattimento né all'awersario, non usare dispositivi che lancino liquidi, polveri o gas ai loro avversari, non devono essere infiammabili, ecc.

''.i ,

t.i

.ii

Gli algoritmi oltre ad adattarsi ai sensori, possono essere piu o meno complicati; il più sem-

::':-

plice è un programma che reagisce, a fronte di uno stimolo ricevuto da uno dei sensori, girando da un lato oooure dall'altro in funzione del sen<nro:tfiri:tn <ninnoplO O fetfOCedendO a seconda del caso. Se vogliamo che il microrobot si comporti in modo più intelligente potremmo, ad esempio, fargli scrivere in memoria il modo di operare dell'altro microrobot, per poter scegliere differenti tecnrche di combattimento, secondo la necessita. La struttura generalmente è "un insieme di buone idee". Si puo predrsporre una rampa per fare in modo che l'awersario ci salga sopra e poi cada, confonderlo con i colori del telaio facendo in modo che l'altro microrobot pensi di aver rilevato la fine del ring, mandare segnali che confondano il sonar dell'awersario, aumentare di peso grazie alla pressione generata dalla rotazio-

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ne di un'elica..., in definitiva tutto è valido se non infranoono le reoole.

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L'algoritmo puo essere tanto compli.)l^ f:nfn <omnlrra nrr:ntn ri ^ n)ra lnnltro hi<nnn2 lanor nroconto vu|1.'|v|lJL||L!

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che in questa prova sono decisivi sia il software che i sensori e la struttura, è tutto l'insieme che deve risultare effirarp ner ronseflrrire il successo. I sensori che si utiìizzano principalmente sono quelli a contatto, o finecorsa. Un microrobot dotato di que-

:::1+

sto tipo di sensori saprà da che lato è l'awersario, quando entra in contatto

'lr--4

i i

rti* ,ri-E

..t,

con esso. A seconda dell'algoritmo programmato, puo scegliere se retrocedere, spingere, girare per collocarsi in una posizione migliore, o quello che il programmatore avrà pensato come migliore opzione

.:tifr

,::#

L'algoritmo più semplice fa sì che il microrobot giri in funzione dei valori captati

dai sensori.

-.:

ffiFsry*sefu**$*se

,:i

Modetti di microrobots:

it Tritt I Tritt è costruito e commercializzalo

dal

Gruppo J&J Microrobotica. è nata dall'iniziativa di un gruppo di universitari che a Questa azienda

poco a poco hanno convertito la loro oassione oer la microrobotica in un modo di vivere, dedicandosi fra le altre cose a questo e ad altn microrobots, oltre a tenere lezioni sul tema.

ll microrobot Tritt è nato per essere utilizzato come modello base da costruire nei laboratori di microrobotica. Come la maggior nerto doi rnhnf< di nrroqfn tinn

ò rrn: ni:t-

taforma base con scopi accademìci, per cui

sua struttura fu progettata in modo che iì suo montaggio risultasse semplice, ma anche ampliabile. Secondo quanto affermano i pro-

gettisti, grazie ai molti appassionati, Tritt

Aspetto del Tritt appena montato.

moltì fratelli. La

figura mostra l'aspetto del microrobot a montag-

gro lermrnato.

gÉg& RH

iléHqF*# ffi"R ffi

"4 *#ru gL +€gflffi#ffi##*'F ll Gruppo J&J offre diverse possibilità per chi ts-F3 tu€

Fé

68HC11: serve sia per lo sviluppo dei prototipi che per il funzionamento nel sistema fìnale. Così, è utile come scheda di impiego generale, dato che collegandola ad un PC tramìte una porta seriale, si possono testare programmi di prova. Inoltre funziona

volesse

acquistare un Tritt, ma forse una delle cose più interessanti consiste nell'unirsi ad un gruppo di persone interessate, perché proprio il Gruppo J&J ci introduca nell'appassionante mondo della microrobotica e ci insegni

a montare e programmare il microrobots, terminando con una prova di microrobot inseguitori fra i partecipanti al corso. La durata totale del corso è di dieci ore. In seguito gli appassionati potranno approfondire per conto proprio la programmazione del mrcrorobot e realizzare nuove aoolicazioni. I manuali forniti insieme al microrobot e la grande quantità di informazioni dìsponibile su Internet, facilitano questo lavoro.

#,8 SèF,qilLéf}F* il"f,*#"$.3 ={"F€g*.q La CT68'11 è una scheda per lo sviluppo delle applicazioni hardware e software basata sul microcontroller LFE

Scheda di sviluppo CT6BI 1 collocata sopra la scheda di potenza.

ffi$er*s*fu*€Fcm

come scheda di controllo autonoma, cioè senza essere collegata al PC, eseguendo il programma che deve essere caricato nella memoria di tioo EEPROM del microcontroller che la governa. La terza possibilità è che possa lavorare come periferica del PC. In questa configurazione può ricevere segnali dall'esterno e mandarli al PC pe1 ad esempio, la presentazione in video, oppure eseguire ordinì ricevuti tramìte il computer. LdA

S{#fii}&

F}g F*€"HruH&

f€#S.E+

La CT293+ è una scheda che fornisce al sistema la oos-

sibilità di controllare motori e sensori, fornenoo re capacità di movrmento e di analisi dell'ambiente. È stata progettata per adattarsi alla CT6811 e da questa essere controllata. La scheda, inoltre, si puo gestire anche tramite un altro sistema, ad esempio la oorta oarallela di un PC. Attraverso la scheda di potenza Cf293+ si possono collegare due motori in continua o uno passo a passo. Dispone di circuiti per leggere quattro sensori ad infra-

sono collegati in modo corretto, mediante una videata con dei riquadri che informano sullo stato delle porte. Attivando i diversi pulsanti, si può cambiare lo stato delle porte configurate come uscita. H

il.

S#Fgtr&="d&ffi

€ ffi g il#Fs€ # ru E{éseg**+

ffi

fl€'*g-qL*# ll CTDIALOG è un programma che permette di "dialogare" con il microcontroller 68HC11 contenuto nella scheda di sviluppo. Con questo programma possiamo accedere a tutte le risorse del 68HC11 tramite il PC: memoria RAM, regìstri di controllo, memoria EEPROM ecc.; inoltre serve da test per il funzionamento delle periferiche collegate alla CT6B11. ll programma si divrde in due parti: una che si esegue nel 6BHC11 e l'altra nel PC. ll programma che siesegue nel 68HC11 sichiama CTSERVER, e la sua funzione è quella di eseguire i comandi che arrivano dal PC. ll programma che si esegue nel PC funziona come interfaccia, presentando le formazioni in forma intelligibile e traducendo gli ordini dell'utente in comandr comprensìbili dal CTSERVER.

rossi, che possono essere optoaccoppiati. Possiede inol-

tre otto ingressi di utilizzo generale per il collegamento dei sensori, sia digitali che analogicì.

È". 3: +i

+= +t

5 il q*9,+ F=.*

fè tÉ Ft =ià f,} 3.

+'È

il et $!4 #

il,qEE

Í.é

{

*{,3-" =

ll programma MCBOOT mette in comunicazione la sche-

f+tè

+:àc_"'g

il-#.si

Fé

iq+È il

+É

Tí3

L=ili_ *==Eilg+_{Éffi*#*E =È

ll programma CT294 è un modo semplice dr verificare se i sensori ed i motori funzionano correttamente. e se

da CT6811 con il PC. Oltre a funzionare come terminale di comunicazione, permette di caricare il programma nella RAM interna del 68HC11. Questo è molto utile per la messa a punto dei programmi e per le prove della peri-

ferica, dato che disponiamo di una tastiera per inviare i dati al microcontroller e del video del PC per presenta

rl i.

à--È 5E"ffi#€TÈiHf-è

f,€H{{es5E{".€ e una parte importante del progetto di un La struttura meccanrca

microrobot. Deve essere resistente, di facile montaggio e con accessibilità ad elementi come batterie, sen-^-i >Ul I,

t:LL.

| - -+-,.++,.-^ <rolf: Ld )l,l Ul-l-Uld JlLrru

nor |.,Lr

il rl

Tritt soddisfa tali caratteristiche, nerche tÍilizza il IFGO Technic,

Fotografia della scheda dì potenza O293+ pronta per essere colleoata alla scheda di controllo.

F#$ewwe*fu*É#ew

.i'

insieme ad altri componenti come portapile, gomme elastiche, viteria ecc. Questo permette di creare una

struttura base che l'utente può ampliare.

Modetti di microrobot:

iI PICTAZO impiegato sino a quel momento per

îar.^rroro il rirrr ritn Questa fu la sua prima e ultima presentazione in pubblico, come di -^li+^ -i illlLluluvvL --^ +Ld dl >ullLU Ldp -i-"arahni

rhotE \/onflnvst tvuLt

no presentati ai concorsi. Dopo la vittoria i suoi costruttori, Koldo e Sergio, -il^ |-^..Ji+i-h^ ^i\ dllc lc ,-.J uo. E)E| luulllLl pcl l)dvdl lu 9ld ^.^

nrrire ner nerfezionare ulteriormente la loro macchina.

Dopo molte modifiche, il robot risultante di solito non assomrglia più ai suoi predecessori, se non in qualche parte del nome. Così, PicTazo è il quarto fratello della famiglia Tazo. Prima dt lui nacorroro C)neTazn TrashTazo e One Tazo Aspetto esterno del flCTAZO

ffi-d#*&à

ll, che sono stati cambiati

sia

nella struttura che nel microcontroller che li governa.

uesto oiccolo e incredrbile

;,:;:.:^;- hr ffi ffi .'-'il^ "ll",l]::'i""':'iì: 's ffi ffi :::i:'.^l ffi'%

rcnn++n

'u' vv'ì

us"q

@ ffi >c, ,- .='.uisiva "A-Tea^n", @ffi.--.-ìì^r: ffi nern e nr soli 1B cm di lar-",=ffi aÀozz> o* Rqn di no<n a nrrn

^rr-mi inseguire come nessun altro una traiet-

toria, disegnata con una linea bianca realizzala su sfondo nero, o viceversa. Così come il suo "fratellastro" suyo, che abb amo gia visto in un capitolo precedente, "Apocalipsis PlC", questo microrobot è stato ott mizzato per questo compito.

E stato costruito con un

unico

obiettivo: partecipare al concorso che si e tenuto all'Università di Mataro nella primavera del 2000, dove non solo partecipo ma vinse tutti gli avversari, riducendo della metà il tempo

Aspetto del flCTAZO con tl coperchio alzato, per permettere la vista dell'interno

ffi*er*vefuwÉ#sw

qTffiEJTEIJft.E

*[t" +4E{ffi m#. *E Visto da fuori sembra un veicolo giocattolo. L'involucro di legno nasconde la sua struttura interna, a cui si accede facilmente, grazie ad un meccanismo a cerniera. Questa struttura e disegnata, tagliata e dipinta a mano, essendo fatta su misura. Anche se non è un microrobot commerciale, una volta sollevata

parte superiore che funge

coperchio, troviamo una scheda di rontrollo rhp fa n,rrtc di un model-

lo di microrobot commerciale,

Msx84.

Con essa si controlla il motore di trazione che e utilizzato per il movimento della macchina. Koldo e Sergio, creatori del PICTAZO, mostrano la loro opera, prima del concorso; ancora non sapevano ciò che li aspettava Dato che la scheda MsxB4 puo gestire contemporaneamente due motori a corrente continua, oltre al motore di trazioll .=+l3Ti:ÈFÈÌ, :{ S*ru;qil}Sì1= ne controlla anche il secondo motore, che meorante *: :F,1 i:gÉ]{:àÌ-èi'È1,'8.è *g i*fllEtrl=Lt=+ la rotazione di un asse, permette al microrobot di I due motori sono di tipo FUTABA 53003, modificati per effettùare curve oltre il limite dei 90", sino a percorla rotazione di 360", e con sensori a infrarossi. Grazie a rere traiettorie ad anqoro acuro. loro e al programma che li controlla, si puo scegliere se far percorrere al microrobot tutte le biforcazioni che si presentano a destra o a sini.+")tlo,

.^-^^^l-tud ucild l^++,,.- il;^i-i-l^ .^^l^ll- tELtutd d. )cLUt |Ltótc, tcó-

lizzala al momento di posizionare il microrobot sulla linea. In un primo momento rl microrobot fu progettato con tre motori, due di movimento e uno -.-1 "^. di nirn nar Jr nancn PLr nlo<rn YuLr.u <i Pqt t)w 6u uIo .^-^^,1.-l-^-t^,^^r;)qLU' luq )!r rquq, tuat :ZAIò SU mlSUfa, rho nnrrprn:rtz il lorzo m.ìt^ré nrrolln di fl rn Oon, srhod: fr rn7j613y6 coî Un Pl(- indinpndonto Dnnn mnlto nrnrio <i e snt rho ci nntev:nn r;onrtinnora :rro voinr t-à qr r nicto <amnliri rnrioro <r r nicto

nirrslrpttp p rontnrîp eonveniva riduffe l: volnriti

Fotografia della scheda di controllo progettata specificamente per mettere in grado il microrobot di percorrere le curve strette

nar n^n rr<riro nli nic+:

accoppio un regolatore di velocità alla seconda scheda e si tolse uno der motori di movimento. In ogni caso la regolazione della velocita deve essere fatta manualmente, tramite un potenziometro, prima di iniziare la prova.

#*es*e+fu+È$**e lrillrllf lr,rrrrrrrrrìllÌÌÀ+wzraaarw..-

Quando il ludico

si trasforma in pratico hi ha detto che all'università si \/A solo ner sîrrdiare? Fortunat:mtrnte rrrpsto non e del tutto vero, dato che sono semnre niir nrmerosp le assoctaztoni rho ne<rnno d: o nor oli ctlrdtrntr arl<l

^-,,i^-^,r^ -,,rrr\qLq ìtúvt9ottuu )uilo D^+^

abbiamo incontrato

(

drro di nr o<te :c<nri,a7i^ni rho ri nnc<a\nal <o4riro )crvilE

dr acomnin uc q)Errvrw.

q,; +..++a Ànll'r.c^rir Jr UdLLd UCll d))uLld-

zione AESS di studenti della Scuola Tornir: Juf/rr Srrnorinro di lnnpnncri,a c dcllp rvl Telecomunicazioni di Barcellona (ETSETB),

e il gruppo di robotica

EUPMT

dell'Università Politecnica di Catalunia (UPC). Entrambi i gruppi, formati interamente da studenti, nascono con l'obìettivo di divulgare il mondo della robotica nella comunità universitaria e dimostrare rhe qi nn<<nn.\ in nr:tir: le ronn,," nórrp Y", ll Gran Kajuna si prepara ad un concorso di Sumo.

<.on7o :rnrricito LL in rnr<i di tinn fornirourYv,J,

iro Per orreslo si comincìa con corsi di inizializzazione per porre ìn marcia i prini robot mobili, che evol-

sripntif

vendosi diventano inseguitori come Dinamita o lottatori di Sumo come il Gr:n K:irrn: Porn nlîro : nrrocto tini.no :nana cp naao<<:rié rnmnotizionr ne troviamo altre la cui utilita potenzia-

la o nir'r rho rrn: mor; I j;p65{faZiOne. *1TTC! -q s€i i èilH*1r E L ffi ,€il F"* fC*

#*T

S il +€ #qÈ-ffi *-€€#.

Le sue applrcazioni sono molto varie; d

.+rr^+^ ^^-.tndO -^r+^ r)O LCi LU n^ I rC )LOTELC PCr lannnta nr ac+a r,6[p -.^ | 9llc. tlC lC99CLC VUtr)tE Micrarobot inseguitore Dinamita, vincitore di numeroi concorst

alC_ne renNlnnn<r:nto l!vrrvJLo

questo, Atlila e apoena nato e per il momento ha solo rmparato a cammrna-

*eee*se*sE

# ##*e€#trs$

Attib, il microrobot semovente, muove i suoi pimi

passt

re, non e stato pensato per nessuna funzione concre-

ta. Però, occorre dire che rnette molto impegno

coli di diverse forme e dimensioni per simulare i mobili di un'abitazione. L'obiettivo è raccogliere la massima

nel

quantita di riso in un determinato tempo. ll 'iso rac-

suo lavoro, perche per muovere le sue sei gambe, utilizza niente meno che sei m crocontroller PlC, oltre ai rirrlìIi rnmnlomont:ri Oonrrn: dpllo n:mhe nnq<ipdo v! yu' 'L diverse articolazioni, che permettono al mtcrorobot non solo di muoversi, grazie alla corretta coordinazìo-

ne nel movimento dei motori,

colto si puo immagazzinare all'nterno del robot, o dpnosif:ro in rrn con{gnitore Che ha la funzione di bidone della spazzatura, e che permette di guadagnare un maggior numero di punti. Per identificare questi

contenitori, differenziandoli dal resto denli nnnetti si monta Un emettitore di infrarossi, che emette

.-^^A^"^ t^ ---t^ -^-h^,.1iut .-ti"^ dttLltE )diltc c^ )LEttuctc tc )tdtc.

'" ,;Ik: """ "'*"r.'

impulsi a una frequenza nota. ll processo è realizzafo in diverse abitazio-

In alcuni casi, l'utilita di un concor<o o t:lo rho lp imnroco nriri:lo n ln

ni, di difficolta crescente, e varie volte in ognuna di esse. Le abitazroni possono avere angoli non retti, pareti curve e persino oggetti mobili. I robot devono avere un peso infe-

stesso comune della città, come in

questo caso, offrono il premio al vincitore. ll concorso Robinet vuole simulare un robot che pulisce lo sporco di una superficie di piu di 4 metri quadrati all'interno di un rorintn rhirr<n Por r:nnro<ont:ro

sporco sr sparge flso

modo uniforme, e si collocano arcunr osla-

riore ai 4 chili e anche se non ci sono Rohinot nrdAniTTÀtÒ

ner

I'assoe

nrattrn

iazianc AFSS p un concorso

nlfro

rha

'r"lírn

limiti per la dimensione, puo essere un fattore decisivo al momento di muoversi fra gli ostacoli del terreno Ài ninrn

$+eeeee€ryÉ €F

€#*sstrs#

$ ,:l

.l.!

'ììÌ

Modetti di microrobot: it flcLoPE rclope è il nostro microrobot vigilante, e deve i suo ^nmp :l f:'-o rho nn<,.,iede

un solo occhio, pero che occhiol ''L appl caz,one pe'

=; =.:

a +:+^ noa<:ln o i:u d norrnrJu(v r nrro Pr Yu!

rere una camera nelìa quaìe non c'e

nessuno,

avvisare quando r vela

qua che movLmento, il che potrebbe c

' .oreqq,n di un inrr-so.

nni'r:rp

cambiamo ' ntruso con una pa1la, e camb amo anche 'azrone da reai zzare, il microrobot si puo convertire rn un caic atore, che r ncorre

.rnlt; rtre

l,a

' edp

la palìa ogn

Si nossono Oensare d

un'infinità drapplìcazion che uti zz no

le telccare'e; ne seg.re't paragrafi descrrve;'emo le parti di cui è compoctó n rpqta mrrrnrnhof

e '-rlau(:!

lana up

t.,,',:t'.""''''

La struttura è stata l'ultrma parte ad essere costruita, dopo aver verìficato a dimensione delle schede che dove.a contere'e e dopo dve" pe^salo a ,- no(i ione che r1o,e' 3 dvefe ld te C-

--.,--tr-^-.- ^--^.^ ^{+,ce^te.Fra^eu u- 'naLerra,e f ess o e, 'ac le

cessar

da àvo'a'o e solido al o stesso terpo, pe" questo e sLaro sceito PVC, che e .h, t^ ilULj a tLc i,UUer aU -^,-.1i.^+^ -^ PnOl llOU-^,1^t

;Ì' ae e

urn saldatore

pe' a pdsTCa.

pa"c ^^-r^"i^r^ pJ)rcrlt,t'c ^e InOO -o. ^.r+^

e, pe'pe'rnettere un faciie accesso alla scheda

o co^l"o

o, che e sostenuLa da

Le-

a o estraibile.

il s stema e controliato medrante un P C 16FBi6, f ratel o maggrore del no-

Scheda or contrr-tllc-; clel rrttcroroaoi

stro PIC 16F84 Questo microcontroller è stato scelto principalmente per le numerose linee di ingresso/uscita di cui dispone Tramite nrtrqta s,rheda si controllano r motori, il circuito dei sensori e le comunicazioni con il computer. I motori sono gestiti con dei comuni driver 12938; i sensori sono di tipo ad ultrasuoni, posizionati sul davanti e si utilizzano unicamente per l'algoritmo di in-

spnrimpnto arìmnlrf LvrrrvurLr

rnmrypi6azione con

or <i ro:liz72

trtmttn LlClllltC

rî^i^+r^ lóUlUllC-

quenza. La scheda di controllo ha il compito di determinare quali dati si devono trasmettere, e di elaborare quelli ricevuti. gg=

S*FTWERtr

*g fl#F€€R*LL#

Possiamo parlare di due programmi ben differenziati: da una parte c'è il software lmmagine della telecamera utilizzata dal Ciclope del microrobot, che ha il compito di percorrere il recinto senza sbattere contro le e# *'? Ai ru Efl AEg# # tr F'* A{ ffi * ffi * ffi *gpareti, cercando di coprire tutta la superficie, ulilizzando un algoritmo che non necessita di una precedente La comunicazione fra il microrobot e il computer, si reaconoscenza del posto, inoltre c'è la telecamera, che si lizza mediante dei moduli a radiofreouenza. Sono nemuoverà e trasmetterà le informazioni al computer. cessari un modulo trasmettitore e uno ricevitore. Quelli Dall'altra parte, il programma del computer riceverà le ulilizzali sono della ditta Telecontrolli, e sono commerinformazioni del microrobot, le mostrerà tramite video, cializzali dalla Microsystem Engineering, come due e permetterà di realizzare un inseguimento manuale o schede indipendenti. L'emettitore riceve l'informazione automatico. Nel caso si scelga l'opzione automatica, via RS-232 e la codifica per inviarla ad una frequenza quando l'algoritmo di elaborazione dell'immagine rivenormalizzafa di 433 9 MHz. Da parte sua il ricevitore rila un movimento si attiva un allarme. Se rl processo è ceve alla stessa frequenza e decodifica quanto ricevuto manuale, un vigilante potrà immettere parametri mein formato digitale, e lo rende disponibile via RS-232. diante la tastiera, per gestire la posizione del microroEntrambe le schede f unzionano con microcontroller bot e della telecamera; in questo modo il microrobot si PIC. converte in una specie di automobile telecomandata con sopra una telecamera.

t'#TilHg* *HL flE{L*Fffi: t-& TtrLflt&#€gffi& La telecamera scelta e una CMOS/B-N/AD-5603 Questa telecamera, di dimensionr ridotte, ha un'uscita ana-

logica e una digitale, e puo fornire le informazioni in entrambi i formati. Le sue caratteristiche, grazie al chip programmabile che possiede, includono un modo di lettura e divelocità selezionabile e una regolazione della dimensione dell'immagine. Per accedere ai dati del video o configurare queste caratteristiche, dobbiamo leggere o scrivere come faremmo per una memoria SRAM,

&€$sres*fues$ee

Moduli a radiofrequenza utilizzati dal Ciclope

Prova tibera c.''|,' le nrove di

insonrrimento

sono caratte rizzale dall'alta riplorit: p nrrollp di sr rrpg l3 rn: utto

nntarrnla rrvLEVvtE

n^ian71 PwLEtt4o/

l^ tc

prove libere si distinguono l. ^^. Ptrr ro ^..^...J^ 9roIuE

{r^+-.i...1^i rorto)rc ^-"i^-i^-^ ucr pdt LcLtpd|-

ti Gli ocomni cnnn mnìti o mnltn v:ri "Y' '"' in quesra sezione ne riporteremo !:lill*Fj=i*ts'+là!f:qrq:!l[

Assistente di golf che riporta la palla quando si fa la buca

alcunr che abbiamo incontrato in differenti concorsi.

t-li:'ijlj 1.i: i:l:i !ri-l=ii.':,= i:F'. i=.i...È i:i:= t :1,-i

.i:

-+:tiè;È+;!

'''-.

l\lnn rì <.nnn ronnlo d: conrrire e v:lido qualsiasi materiale, dimensione o i-l^t,^l-,i^++ -^^1,--rroea appilcaIa. Lo0telltvo e convtncere una giuria che il microrobot presenr:tn e il minlinro _. Por ,,, 'tusctre In quesfo di solilo si disnons di tre minuti nei quali si deve spiegare come funziona l':nnlieazione e'are una dimostrazione oratica, I membri della giuria

classificheranno

onni

microrobot

secondo una scala accettata dall'organizzazione, e la somma dei punti totali formerà la classifica dei finalisti.

Dato che non ci sono norme speMicrorobot tnterattivo costruito per giocare a pallacanestro.

cifiche le funzioni della giuria sono soggettive e a volte difficili: possono

3 fuEÈ?" afÉ

tj*

g,b.+ì"+

F+

Anrhe sp i romniti a rr ri si dedica un

microrobot necessitano di meno nofonz: di nrrplli roalizzali da un robot industriale, il programma di rnntrollo ner azioni medesime è simile Nella fotografia a lato vediano un microrobot gru. Questo microrobot e capace di raccogliere del materiale e portarlo -r-^l ,,^ -r+.O, La StfUttU_ uo ,ut,^I ^^.+^ Pw)Lw ou ur I orLl ra è originale e utile alìo stesso tempo, dato che combina pezzi di -L^ l\,4orr:nn o ur di Lqyu. lonn r',lULd Nr^+^+^ rvrELlqr rv q LC Lì lC r^ ltl

ruote sono due CD.

- :"" Microrobot gru per il trasporto di materiali

dare più importanza al progetto, alla complessita apparente, all'utilita o a qualsiasi dettaglio che richiami l'attenzione. ll rìsultato pertanto, è incerto sino alla fine.

3#Til##$5S*éT"g Un'area in cui i microrobot hanno molte possibilita e quellà dei piccoli giochi interattivi, come quella che rannresenta il microrct ,,-, -, JUUL pCr rrd ^^rr^--^^;tro pdildLdrcì della f

Vi sono casi in cui la presenza di un pilota è inutile, e tutto il carico dell'applicazione ricade sul programma. Questo succede anche nell'esempio seguente. Alla struttura base è stato solo aggiunto un dispositivo chia-

cdpa-,di

mr+n malo cnlnnniÀn Sorenoroe, .1^1.o

*E*{#g

otog raf ia.

L'essenza

del programma è semplice, però

con

lcto.

menti.

strrrttrrra del nrosslmo mtcrorobot e fondamentale per mostrare il suo funzionamento. 5i tratta di un minicampo da golf che, come nel caso precedente, e mnhile ll oiocatore deve cercare di lllCl IUOIE --^d:ro

l: lO

n:llin: Pqlllllq

in lr'

httr: uuLu,

noral

come in un vero campo da golf, o nni :nd:ra A raat tna(Ara r: n:rl- I lf,,U1 Ld Ud l^ linl rr ilL, vrvuUt ld -:^--+ilr ro, nrrocin 9uqJLw mirrnrnh.+

do\i

solo. La complessita aumenta con l'allontanamento della buca.

f r+r;+=;:È+'li

i;.'Érr:ir+i{+:;:-É t

Gli

rocni

--tr,ngere un

sia un attaccante, un difensore, un portiere, ecc. La prova consiste nel d mostrare l'abilita in una partita di

r 7/ can <rr uuL drro flicnllr |mn<tr:tn | rvJLr u Lv ru vrJPlOy C )C9|

in un ruolo differente e diverso daglialtria seconda che

ll microrobot si allontana progressivamente dalla posizione originale, man mano che il giocatore ll nrrntonnin

:ftir:ro

attuatore per colpire una palla. Senza dubbio il programma e complesso, dato che ogni microrobot gioca

rrn'ida: nrinin:lo o rrn nr^nottrl mnlin han oconrritn

divont: a(nart^ LJVL' rv,

"":

algoitmi sono il punto forte di questi gtocatori di calcio

I|' generatore di mappe n questo caso il protagonìsta non è un robot, ma

un'aoolicazione relativa alla microrobotica.

programma che presentiamo ha come obiettivo elaborare una mappa, partendo dalle informazioni raccolte da un mìcrorobot che esplora un recinto; in più permette di realizzare una simulazione, npr vederp cosa sucrederebbe nel caso in cui si cambiasse la struttura del recinto.

R&{il#t€e #H3 ffi&Ts Supponiamo un'area divisa in 5x5 quadrati, che il mìcrorobot cercherà di percorrere secondo le frecce della figura. ll microrobot dovrà essere equipaggiato con sensorì situati nella parte anteriore, per rilevare gli ostacoli che ìncontrerà lungo il suo percorso e quando ne entrerà in contatto, memorizzerà la posizione in cui si trovano e li schiverà. Sono previsti due tipi di ostacoli: sedie e tavoli. I tavolr potranno essere collocati in senso orizzontale e verticale. Come restrìzione deve

Microrobot che percorre Ìl recinto

esserci almeno un quadrato libero fra un ostacolo e l'al-

tro e la posizione 1-1 non deve contenere ostacoli, dato che è ouella di inìzio.

Eoeè E!È

o"***zt

l---à

tt"toni**r*

l--; F--ì

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#Hrugffi&Ex#rug #TL FSLN GX PffiRfl#ffis* FgR Et e*g{R*R*ffi*E ll microrobot, durante il suo percorso memorizzera le posizioni degli ostacoli incontr:ti nr ro<to in

#% +

tr F &

l-l

dr r-

r R

t- J

gura a lato. ll filo <i dovo longere dal basso verso l'alto; ogni ostacolo '"YY'

Percorso che tenta

di seguire il microrobot

File generato dopo aver percorso l'abitazione

no trasformate in un file come nrrolln dpll: fi-

FOs.

>c9urL\J -ar-^ )dr -^^,,,+^

con

4 digit:

primi due indi-

cano iltipo diostacolo, e isuccessivi le coordinate della oosizione di inizio dell'ostacolo. ll file deve essere trasferito sul PC per essere simulato.

grugR***JxH*rutr #g UFt tr#ffi t& sgtu?{"$ E-èag*$*f

fl39-H

Un'altra opzione consiste nel generare un file per generarlo successivamente sul computer. Invece di far percorrere al robot l'abitazione, si realizza la simulazione in

*meem*ryE

*effi*erys*

lnserimento delle coordinate deqli ostacoli

Passo

Passo 1 della simulazione

2 della simulazione

Passo

3 della simulazrone

tipi di oggetti: queste informazioni sono rappresentate in modo grafico.

$g$-€#ile*g#ru il #ill Ffl ffif,tr#$# *il1 F.€g{ffi#ffi##*g Quando si ha a disposizione il file di riferimento per gli ostacoli, indipendentemente dal modo in cui lo si è ottenuto, si puo iniziare la simulazione. falgoritmo è mostrato in differenti sequenze di una simulazione. All'inizio il microrobot parte dalla posizio-

ne 1-1 e va avanti.

Passo

4 della simulazione

base ai dati sui possibili ostacoli che potrebbe incontrare il microrobot, e che venqono introdotti direttamente

dalla tastiera. :t: nall: I'intarf zrcis ò rrVvr toLq rlEllo fin'rr: L rinnrf ll9ulor a c frrmi+n tlOIlllLC C))d, ^..in un modo semplice, si introducono le coordinate e

**ee*m#rG

€eses#trs#

Quando il microrobot trova un ostacolo, awisa dell'accaduto e lo evita sulla destra, a seconda della sua posizione in quel momento, cercando poi di ritornare sulla colonna dove stava. I successivi ostacoli obbligheranno il microrobot a passare su posizioni già percorse, in modo da fargli esplorare tutta la superficie dell'abitazione. Le frecce indicano il percorso, e i cambi di direzione sono segnatr con numen.

Verso un unico concorso

La corsa dei velocisti è un insequimento fra i microrobot

all'apparizione dei primi microrobot nei differenti paesi, è passato molto tempo. Si inizià ran rnhnl i rli nozzi or:nn di l onn o venivano ulilizzali a scopo di ricerca, segui-

rono robot specializzati in inseguimento

dopo arrivarono i terrrbili lottatori dì sumo. Anche

spesso sono ìe grandi aziende che per prime svolgono

ricerche e progrediscono in questo tipo di tecnologie, l'estensione al grande pubblico di solito arriva per mano degli appassionati, i quali organizzano seminari e concorsi per diffondere qJeste tecnologie.

L* SF$ET# &?Y#&L# ffiHLL& r4gilffi#ffi*#*Tge& Anche se il lavoro realizzalo dalle associazioni di appassionati gode di un aìto gradimento. sempre più di frequente le università e i centri dì formazione professìonaìe si uniscono alì'iniziativa. In questi casi l'idea non è limitata a un semplice incontro di microrobot, ma ci si organizza per conseguire obiettivi quaìi stimolare lo sviluppo dei microrobot fra studenti di campi affini, promuovere la creazione di forum di discussione a cui 0artecipino specialisti, siano essi universitari, di aziende

*pe**m*rE

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n={:U'5 5;"

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Anrhe sp la m:nnior narte delle associazioni corca d,i <pnrriro lo stosco rannlo ^'rnenizzsra

concorsi

mrcrorobotica non

sempre

facile. ll materiale delle prove di inseguimento non e sempre lo stesso, ne il numero, ne la complessita delle piste, i tempi delle lotte di sumo, o le considerazioni a cui arrivano giurati nelle prove libere. ll tempo e lo sforzo cho rirhiedo l: nron:r:zinno di rrn .^ni

corso annuale a Iivello nazionale rappresent: n1r rrvrr n^n pul narllclluìLoP Àa Lo rrn ur I h:nÀir1^ uC .^nqidorAra LUlrJrv!ru'L, pLr lare dei mezzi, sia tecnici che umani, e delle

infrastrutrure,

delle spese che comporta

partecipare a tuttt I concorsi. lîîo orresto fa sl chp i con-

corsi non siano del tutto imparziali nella loro esecuzione l'omooeneita delle ronnlo rsyvrE/

eloi rr:fi a uqr nir c rlai url 9ruroLr

materiali, la rotazione dei llonhi dovp si roalizT1vg concorsi annuali, l'unione

I microrobot devono riconoscere l'ambtente per uscire dal labirinto

delle forze nell' or ganizzazione e nella creazione dr nuove

oppure dì centri di ricerca. Vengono presentati gli ultimi sviluppi e si cerca di avvicinare agli studi corrispondenti studenti non universitari, ambienti industriali e

idee. darà vita senza dubbio a un incontro di maqqior qualita, rispetto a quelli esistenti. Diverse universita stanno gia parlando di questa possibilita, che speria-

l: pt)Ld nic+: cÀ nrrhhlirn ilinr yq nonoro ltlall: n'^,,. rErE. r\Eilo puuuilLv ptvvo ut ',^l^.i+ì vctuLt Ld td ^i ll conn:+r rnn I uuq elrro ilr linoa )syr roro Lvr rqq n:r:llala oilgtE. tl vor rirrr tito nossiede linpe rette e curve

m^ \/Òn^a hrOyO lllV VEf l9O ra:liz-:1-r IEAIILLOIO llinI urL v! tOmn1.1

con un raggio minimo molto limita-

to. In ogni prova competono due robot che iniziano in un punto n

nnA<+^ eJol rirrr ritn o gtrano Inse-

il robot che raggiunge il concorrente. Nella prova del labirinto i robot devono orrendosi \/inrp la nrova

trovare l'uscita da un labirinto di 4x4 m. con vie da 40 cm. di larahozzs ll vinritnro c:r.à nrrolln rho riuscirà a uscire dal labirinto nel

minor îemno nossibile.

Essendo

organizzali da professori, hanno

vantaggio di contare sulla collaborazione del centro per tutto quello che riguarda il livello strutturale, e

diverse ditte, inclusi

mezzi

audio-visivi, che fanno eco all'evento.

#*eql+*reÉc"É ...1,.44,.. 1r., t.

111:

t:11.l:..

t.i1...........j.1....i.i.i.i...1...i1.11111

€q+EÈ#sFH'',%E

ll materiale delle piste di inseguimento, tra le altre cose, fa si che i concorsi non siano imparziali.

Hexapodo

@!&t#.@

Microrobot hexapodo, capace di controllare tutte le sue gambe in modo indrpendente e con vari angoli di libertà

kit di costruzione di microrobot di questo tipo, da quando nel 1994 fu pubbltcato un articolo di Gary Malolepsy che lancio l'idea. In questo

exanodo deve il slro nome al caratterìstico

case che fabbricano

mndn rho h: di <nn<t:r<i nor il nrr:lo rrtilizzz <ai n:mho Anrho qtr nró cpmhr:ro un'idea innovativa, gia da diversi annì esistono dei centri di ricerca, come l'lstituto

capitolo ci riferiremo al principio da cui partirono molli di essi

di Tecnologia del Massachussetts (MlT), che si dedtcano alla costruzione di simili microrobot per, ad esem-

pio, lo studio del movimento e il comportamento .-^ '^re diverse mpr--t^ ^^^^:-*^ LIUVd PU))ldllìU

dpnli ilrJsLLr. insptti Jur Srrl 'rrsrLdLU uqyil

H gs€*T#ffigr #HÈÈgffieE*Rs

#€

f*€#E*E*-1trruY*

Anche se ì microrobot come hexapodo oossiedono diversi motori per controllare ognuna delle gambe in

Eresepe$w#

6#ffi##trS$

modo indipendente, e avere così più libertà di movi-

mento, noi faremo riferimento al microrobot piu semplice all'interno di questa categoria, controllato con soli tre motori, o meglio tre servomotori semplici. I movimenti che dovranno eseguire le gambe di hexapodo non richiedono che il servomotore giri liberamente a 360", quindi la logica che gia incorpora, non solo non ci disturba, ma ci aiuta nel nostro compito. Per controllare sei gambe con tre motori bisogna partire da una struttura speciale, e un metodo chia-

mato dei triangoli alternati. In questo modo

motore si dedicherà a muovere le gambe anteriori e posteriori di un lato, l'altro muoverà i piedini centrali, e il terzo quelli davanti e dietro dell'altro lato. Per fare in modo che le gambe si muovano in coppia con un unico motore, si uniscono meotanre un asse. ll microrobot in ogni istante avrà posate al

suolo le gambe anteriori e posteriori di un lato quella centrale dell'altro.

FP*E #g FL$ FéHg#ru&ffi #FéE* ll movimento di ognuno dei motori è semplice, dato che utilizzando la logica del servomotore, sara suffiSfr N

crente conoscere la durata degli impulsi da invrare al motora nor

g e c Posizione dell'asse dei servomotori a seconda del treno di impulsi inviato

rotazione destra, anche se quest'ultima è piu difficile da intuire sulla carta. Un microrobot hexapodo 0uò realizzare le stesse funzioni di un microrobot che sr muove con le ruote, con la differenza che il movimento sarà oiù lento, per cui non ci converrà ulilizzarlo, ad esempio, come robot inseguitore.

MOVIAAENTO ]N AVANIT

GIRO

A DTSIRA

nffanara

una posrzrone o u

n'a

ltra

- .t:;2.

ll'as-

\111]:i.t::::lL:1,,

se. Comunque im posta

Schema della struttura

movimento dei

di un microrobot hexapodo semplice

tre motori per olîenere spo-

stamenti in avanti, indietro, a sinistra e a destra, non è così semplice. Per ottenere i vari movimenti, le gambe centrali si muovono in modo che ne rimanga appoggiata al suolo solamente una per volta; così, ad esempio, per fare un passo in avanti si dovrà appoggiare la .^nc^^"^^-. n:mh: eantrelo yor ruo Lqrru orE r{ocfr: utr)Lf d, .li Ul COf l5egUenZa VengOnO appoggiati anche i due laterali di sinistra. Questi ultimi vengono successivamente arretrati, nel momento in cui si portano avanti i laterali di destra. Quindi si muovono nuovamente le gambe centrali, per appoggiare quella disjnistra e i laterali didestra. A questo punto si ripete la sequenza dall'inizio. Nello schema della figura è rappresentato il movimento in avanrt e ta

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APPOGGIA GAMBE I,3,5 RITRAE GAMBE I,3 RIIRAE GAMBE 4. ó

APPOGGIA GAMBE 2,4,6 AVANZAGAMBE I,3 AVANZA GAMBE 4. ó

AVANZA GAMBE RITRAE GAMBE

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APPOGGIA GAMBE

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Schema dei movimenti in avanti e verso destra del microrobot

Preparazione di una prova

Diversi microrobots competono in una prova ad ostacoli

nche se i concorsi di mìcrorobot tendono a essere senpre piu omogenei, permettendo

che lo stesso robot possa presentarsi a diversi concorsi senza cambìare la sua struttura e il suo programma, e frequente riservare prove di carattere interno, che aggrungono varietà ai concorsi e li fanno diventare unici. Vedremo ora una

diqueste prove, quella a ostacoli, e cio che bisogna pre- {--^ -r rf rwrrE ^---'-i dì introdurre in un concorso POrOr)r c ìorc cr -^-^nto una prova nuova.

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Dopo aver pensato al tipo dr prova che si vuole realizzare, dobbiamo determinare quale sarà l'obiettivo, rn altre parole che cosa dovranno fare i microrobot per vincere

la prova, e se esiste qualche tipo di limitazione, prove precedenti, modo dr realizzare la prova, ecc. Uobiettivo di un microrobot preparato per una prova a ostacoli è seguire una traccia per arrivare a una meta, schivando lungo il percorso gli ostacoli che incontrerà. Vincerà il microrobot che impiegherà il minor tempo o, nel caso llC))UllU

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percorrerà maggiore spazio. A seconda del numero dei microrobot iscritti, la gara sarà divisa in sezioni, con diversi microrobot in ognuna di esse; i due finalisti misureranno la loro f orza in una gara finale Questa e l'op-

zione piu interessante dato che, in ogni momento, ci sono in pista almeno due microrobot, il che aumenta ,I'intoro<co ilrLLrLrJL,

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consecutive a cui partecipa solo un microrobot alla vol-

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permerrere loro di preparare gli algoritmi piu adatti alla prova. 13ffi €EAAg*rug

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Una volta individuata la prova e l'obiettivo di questa, dobbiamo determinare che cosa si puo fare e quali so-

no lp cnsp nroihite F'neressario nrevedere idiversi scenari che si potrebbero produrre durante lo svolgir.nio della prova, per non lasciare nulla all'rmprovvrsazione; il miglior modo di tenere conto della maggioranza degli rmprevistr, è

zio dove si realizzerà la prova, e se i microrobot dovranno avere dei requisiti particolari per poter partecipare. ll materiale che costituisce il fondo del terreno di gioco e molto importante, perché farà sì che le ruote possano avere aderenza oppure slittino facilmente, o possano scivolare e cambiare direzione. Al momento di fare il programma, bisognerà anche tenere in conto il colore della oista e delle sue oossibili linee di divisione e delimitazione. In una prova come quella a ostacoli, inoltre, bisogna definire il colore e la dimensione di questi ultimi, oìtre alla separazione fra essi, in modo che i microrobot possano scegliere se rivelare gli ostacoli senza entrare in rnnt:ttn rnn ac<i p :danrr:ro l: lnrn dimonsinno nor L uvr:rusl schivarli senza difficoltà. Prima di realizzare il concorso si proveranno tutte le caratteristiche, tenendo conto in modo particolare delle condizioni di luce che possono

alterare il funzionamento ottimale dei sensori, e con il peso degli ostacoli che deve essere sufficiente perche non si muovano al minimo contatto. Se sono state ìmposte lìmrtazioni al peso e alle dimensioni dei microrobot si procedera alla loro misura, e se si riterrà opportuno si permetteranno alcune prove, precedenti alla gara,

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microrobot si scontri contro un altro, deviandolo così dalla sua traiettoria. Si

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penalizza questa azione? Si darà il permesso al concor-

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rente di riposizionarlo? Si inizierà di nuovo? Una soluzione per questo caso si potrebbe trovare aggiunnonr-ln rrn: ronnl,r rho cnocifichi che i microrobot devono seguire una traiettoria all'interno della carreggiata, senza invadere quelta contrafla.

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senz'altro realizzare in anticipo le prove in cui essi potrebbero manifestarsi. Cosl ,ad psemnio npl raso di - osracoil, ^-+--^li pouna prova a

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teffi&TT-gffigsFE{ffi € #ffi a_Le FXS?Fq ffig Gg#{* ffi gsHH f,4gflR*R*ffi*E Così come abbiamo fatto per determinare le regole del gioco, e necessario chiarire ìe caratteristiche dello spa-

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Prove precedenti alla realizzazione del concorso

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