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

IL ROBOT CALCIATORE PIC 18F452 ORIENTAMENTO MOTO OMNIDIREZIONALE BUS I2C IL ROBOT CALCIATORE ORIENTAMENTO MOTO OMNIDIREZIONALE CMPS03 SRF08 SRF08 SRF08 SRF08 M1 M2 M3 M4 MD22 MD22 DIAGNOSTICA WIRELESS PC COMPARATORE RGB PIC 18F452 AMPLIFICATORI AMPLIFICATORI AMPLIFICATORI AMPLIFICATORI AMPLIFICATORI DRIVER K RELE’ S R BPV11F fototransistor BPV11F fototransistor BPV11F fototransistor BPV11F fototransistor BPV11F fototransistor KICKER ROLLER RICERCA DELLA PALLA CONTROLLO DELLA PALLA

Torna al menu principale LA BUSSOLA 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. Per saperne di più Torna al menu principale

Torna al menu principale CONTROLLO MOTORI 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 5 A 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. Torna al menu principale

Torna al menu principale SENSORE ULTRASUONI [SONAR] E’ utilizzato per misurare la distanza del robot dai margini del campo di gioco, per poter individuare l’avversario o eventuali ostacoli. Per saperne di più Torna al menu principale

Torna al menu principale BUS I2C 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale SENSORE COLORE 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale MICROCONTROLLORE E’ il cervello del robot serve per coordinare e gestire i movimenti. Tensione Operativa 2V-5.5V Program Memory Flash (KB) 32 RAM bytes 1.536 Data EEPROM (bytes) 256 ADC 8ch, 10-bit Modello  PIC 18F452 40 Pin SOFTWARE Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale SENSORE INFRAROSSO E’ un fototransistor che permette di captare i segnali infrarossi emessi dalla palla di gioco. Per saperne di più Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale Ruotando, permette di controllare la palla senza trattenerla fisicamente. ROLLER Per saperne di più Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale AMPLIFICATORE Serve per amplificare il segnale che arriva dai fototransistor in modo tale da poter essere letto dal PIC come segnale digitale. Torna al menu principale

Torna al menu principale DRIVER K Serve per aumentare la tensione della batteria da 12V a 50V per permettere cosi al kicker di calciare la palla. Torna al menu principale

Torna al menu principale COMPARATORE Serve per amplificare il segnale analogico uscente dal sensore RGB ed ottenere un segnale digitale ON/OFF. Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Torna al menu principale È una struttura meccanica messa in funzione da un motore. Il suo funzionamento è controllato dal PIC. La trasmissione avviene tramite cinghia. Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 Torna al menu principale

Collegamento blocchi degli stati ATTACCANTE 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

Torna al menu principale Interrupt RGB on Stato 1 Stato 0 Tic 10ms / IR Possesso on Tic=10ms / IR Possesso e Frontali off Scelta Stati IR Frontali on IR Possesso off IR Possesso on o Frontali off Stato 2 Stato 3 Tic=10ms / IR Frontali on Tic 10ms / Dopo valore di T Torna al menu principale

Collegamento blocchi degli stati 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

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

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

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

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 Torna alla scelta stati

Torna al menu principale 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) . Torna al menu principale

Torna al menu principale 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 (destra-sinistra, avanti-indietro, diagonali) - circolare (orario ed antiorario con perno sul baricentro) - composto (cicloidi, con perno su una delle 4 ruote) Torna al menu principale

Torna al menu principale 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. Torna al menu principale

Torna al menu principale 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. Torna al menu principale