PRESENTAZIONE ROBOT CALCIO SQUADRA : ROBO MAGUT a cura di Mozzali Hermes

PRESENTAZIONE ROBOT CALCIO SQUADRA : ROBO MAGUTa cura di Mozzali Hermes

Nome squadra: ROBOMAGÜT

VINCITRICEVINCITRICE DEL 1° PREMIODEL 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 5Â Automazione Matteo Moro 3Â Automazione Daniele Casella 3Â Automazione Mattia Rossi 3Â Automazione HERMES MOZZALI 3Â Meccanica Stefano Corna 4Â Automazione

Progettazione completa del robot, utilizzando Autodesk Inventor 2009

PIC 18F452

BUS I2C

DIAGNOSTICAWIRELESS PC

M1 M2 M4M3

MD22MD22

COMPARATORE

CMPS03 SRF08 SRF08SRF08SRF08

RGB

AMPLIFICATORI

BPV11Ffototransistor

AMPLIFICATORI


AMPLIFICATORI


AMPLIFICATORI


AMPLIFICATORI


S R

DRIVER K RELE’

KICKER ROLLER

ORIENTAMENTO

RICERCA DELLA PALLA CONTROLLO DELLA PALLA

MOTO OMNIDIREZIONALE

Il sensore presente Il sensore presente sulla bussola rileva sulla bussola rileva il campo il campo magnetico magnetico terrestre.terrestre.

Viene utilizzata dal Viene utilizzata dal robot per orientarsi robot per orientarsi all’interno del all’interno del campo, la porta è campo, la porta è posizionata a posizionata a grado 0° rispetto grado 0° rispetto alla posizione alla posizione iniziale del robot.iniziale del robot.

Torna al menu principalePer saperne di più

Serve per controllare la velocità e la Serve per controllare la velocità e la direzione dei motori.direzione dei motori.

Tensione logica 5 VTensione logica 5 V Corrente nominale per logica max Corrente nominale per logica max

50 mA50 mA Corrente nominale per motori max Corrente nominale per motori max

5 A5 A Tensione motori max 50 VTensione motori max 50 V Comunicazione I2CComunicazione I2C Modello Modello MD22MD22

Problematiche riscontrate:Problematiche riscontrate: Le schede sono molto sensibili ai Le schede sono molto sensibili ai

disturbi provocati dalle spazzole dei disturbi provocati dalle spazzole dei motori. E’ stato necessario filtrare motori. E’ stato necessario filtrare tali disturbi utilizzando dei tali disturbi utilizzando dei condensatori ceramici. condensatori ceramici.

Torna al menu principale

E’ utilizzato per E’ utilizzato per misurare la misurare la distanza del robot distanza del robot dai margini del dai margini del campo di gioco, campo di gioco, per poter per poter individuare individuare l’avversario o l’avversario o eventuali ostacoli.eventuali ostacoli.


Permette la comunicazione seriale sincrona Permette la comunicazione seriale sincrona di più periferiche sullo stesso bus.di più periferiche sullo stesso bus.

Utilizza solo 2 linee: SCL e SDA.Utilizza solo 2 linee: SCL e SDA. SDA utilizzata per la trasmissione dei datiSDA utilizzata per la trasmissione dei dati SCL utilizzato per il segnale di clockSCL utilizzato per il segnale di clock La comunicazione è possibile solo tra 2 La comunicazione è possibile solo tra 2

dispositivi alla volta (un master e uno slave)dispositivi alla volta (un master e uno slave) Utilizziamo solo un master e più slaveUtilizziamo solo un master e più slave Modalità d’indirizzamento a 7 bit Modalità d’indirizzamento a 7 bit Velocità di trasmissione 100 kbit/sVelocità di trasmissione 100 kbit/s


Sensore sensibile al colore utilizzato per Sensore sensibile al colore utilizzato per riconoscere le linee bianche tracciate sul riconoscere le linee bianche tracciate sul campo.campo.

Converte la luce in R,G,B in tre tensioni Converte la luce in R,G,B in tre tensioni d’uscitad’uscita

Regolatore interno di tensione da 5V a 3.3VRegolatore interno di tensione da 5V a 3.3V 12x12 array di fotodiodi12x12 array di fotodiodi Modello Modello Agilent HDJD-S831-QT333Agilent HDJD-S831-QT333


MICROCONTROLLOREMICROCONTROLLOREMICROCONTROLLOREMICROCONTROLLORE E’ il cervello del robot E’ il cervello del robot

serve per coordinare e serve per coordinare e gestire i movimenti.gestire i movimenti.

Tensione Operativa 2V-Tensione Operativa 2V-5.5V5.5V

Program Memory Flash Program Memory Flash (KB) 32(KB) 32

RAM bytes 1.536RAM bytes 1.536 Data EEPROM (bytes) 256Data EEPROM (bytes) 256 ADC 8ch, 10-bit ADC 8ch, 10-bit Modello Modello PIC 18F452PIC 18F452 40 Pin40 Pin


SOFTWARE

MOTORIDUTTOREMOTORIDUTTORE 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


SENSORE INFRAROSSOSENSORE INFRAROSSOSENSORE INFRAROSSOSENSORE INFRAROSSO E’ un fototransistor E’ un fototransistor

che permette di che permette di captare i segnali captare i segnali infrarossi emessi infrarossi emessi dalla palla di gioco.dalla palla di gioco.


WIRELESSWIRELESSWIRELESSWIRELESS Il collegamento wireless essendo Il collegamento wireless essendo

senza fili è più comodo ed è stato senza fili è più comodo ed è stato utilizzato per la diagnostica del utilizzato per la diagnostica del robot, soprattutto nella fase di robot, soprattutto nella fase di progettazione.progettazione.

Tensione Operativa (2.8 – 3.4)VTensione Operativa (2.8 – 3.4)V Corrente del trasmettitore 270mACorrente del trasmettitore 270mA Corrente del ricevitore 55mACorrente del ricevitore 55mA Frequenza 2.4GHz Frequenza 2.4GHz Modello Modello XBee-PROXBee-PRO


Ruotando, permette Ruotando, permette di controllare la di controllare la palla senza palla senza trattenerla trattenerla fisicamente.fisicamente.


KICKERKICKERKICKERKICKER E’ un solenoide che eccitato crea un E’ un solenoide che eccitato crea un

campo magnetico che permette lo campo magnetico che permette lo spostamento di un pistone che spostamento di un pistone che andrà a colpire la palla, simulando andrà a colpire la palla, simulando una calciata.una calciata.

Max tensione ammissibile 160V DCMax tensione ammissibile 160V DC Potere di chiusura 10WPotere di chiusura 10W Isolamento 1kv 50HzIsolamento 1kv 50Hz Modello Modello Serie 122 black knightSerie 122 black knight


AMPLIFICATOREAMPLIFICATOREAMPLIFICATOREAMPLIFICATORE Serve per amplificare il segnale che arriva Serve per amplificare il segnale che arriva

dai fototransistor in modo tale da poter dai fototransistor in modo tale da poter essere letto dal PIC come segnale digitale.essere letto dal PIC come segnale digitale.


DRIVERDRIVER KKDRIVERDRIVER KK Serve per aumentare la tensione della Serve per aumentare la tensione della

batteria da 12V a 50V per permettere cosi al batteria da 12V a 50V per permettere cosi al kicker di calciare la palla.kicker di calciare la palla.


COMPARATORECOMPARATORE Serve per amplificare il

segnale analogico uscente dal sensore RGB ed ottenere un segnale digitale ON/OFF.


Tensione Operativa 5VTensione Operativa 5V Corrente nominale 20mACorrente nominale 20mA Risoluzione 0.1°Risoluzione 0.1° Accuratezza 3-4° circa, dopo la calibrazioneAccuratezza 3-4° circa, dopo la calibrazione Uscita I2C, 0-255 o 0-3599Uscita I2C, 0-255 o 0-3599 Connessione I2CConnessione I2C Modello Modello CMPS03 CMPS03


Tensione Operativa 5VTensione Operativa 5V Corrente Nominale 15mA – 3mA StandbyCorrente Nominale 15mA – 3mA Standby Frequenza 40kHzFrequenza 40kHz Portata da 3cm a 6mt Portata da 3cm a 6mt Massimo guadagno analogico variabile da Massimo guadagno analogico variabile da

94 a 1025 in 32 steps94 a 1025 in 32 steps Distanza esperessa in uS, mm o polliciDistanza esperessa in uS, mm o pollici Comunicazione I2CComunicazione I2C Modello Modello SFR08SFR08


Utilizza solo 2 linee (SCL e SDA) più la linea Utilizza solo 2 linee (SCL e SDA) più la linea di massadi massa

SDA utilizzata per la trasmissione dei datiSDA utilizzata per la trasmissione dei dati SCL serve per i segnali di clockSCL serve per i segnali di clock La comunicazione è possibile solo tra 2 La comunicazione è possibile solo tra 2

dispositivi alla volta (un master e uno slave)dispositivi alla volta (un master e uno slave) Utilizziamo solo un master e più slaveUtilizziamo solo un master e più slave L’indirizzo è a 7bit L’indirizzo è a 7bit


Sensibilità radiale molto elevataSensibilità radiale molto elevata Imballaggio standard T-1¾ ( Φ5mm)Imballaggio standard T-1¾ ( Φ5mm) Filtro IR per emettitore GaAs (950nm)Filtro IR per emettitore GaAs (950nm) Angolo di media sensibilità φ = ± 15°Angolo di media sensibilità φ = ± 15° Base terminale disponibileBase terminale disponibile Connessione all’amplificatore per poi Connessione all’amplificatore per poi

collegarlo come ingresso digitale al PICcollegarlo come ingresso digitale al PIC Tipo NPNTipo NPN Modello Modello BPV11FBPV11F


È una struttura È una struttura meccanica messa in meccanica messa in funzione da un funzione da un motore.motore.

Il suo Il suo funzionamento è funzionamento è controllato dal PIC.controllato dal PIC.

La trasmissione La trasmissione avviene tramite avviene tramite cinghia.cinghia.


RELERELE’’RELERELE’’ La sua funzione è quella di alimentare il La sua funzione è quella di alimentare il

motore necessario alla rotazione del roller.motore necessario alla rotazione del roller. Bobina a 5 V dcBobina a 5 V dc Corrente carico 8 ACorrente carico 8 A Tensione carico 250 VTensione carico 250 V


ATTACCANTEATTACCANTEATTACCANTEATTACCANTE Schema a blocchi generaleSchema a blocchi generale Schema a blocchi Stato 3Schema a blocchi Stato 3 Stato 0 – Verifica infrarossiStato 0 – Verifica infrarossi Stato 1 – AvvicinamentoStato 1 – Avvicinamento Stato 2 – Cattura pallaStato 2 – Cattura palla Stato 3 – OrientamentoStato 3 – Orientamento

Collegamento blocchi degli stati

Scelta Stati

Stato 0

Stato 3

Stato 1

Interrupt

RGB on

Stato 2Tic 10ms / Dopo valore di T

IR Frontali on

Tic=10ms / IR Frontali on

Tic=10ms / IR Possesso e Frontali off

IR Possesso off

Tic 10ms / IR Possesso on

IR Possesso on o Frontali off


Stato 3 Orientamento

Ultrasuoni

Tiro

Collegamento blocchi degli stati

Stato 0 – Verifica infrarossiStato 0 – Verifica infrarossiStato 0 – Verifica infrarossiStato 0 – Verifica infrarossi

Lo Stato 0 prevede l’acquisizione dei dati da Lo Stato 0 prevede l’acquisizione dei dati da parte di tutti gli infrarossi.parte di tutti gli infrarossi.

Quando si attivano i sensori frontali il Quando si attivano i sensori frontali il programma ritorna alla scelta degli stati.programma ritorna alla scelta degli stati.

Torna alla scelta stati

Stato 1 – AvvicinamentoStato 1 – Avvicinamento Stato 1 – AvvicinamentoStato 1 – Avvicinamento

Una volta attivati gli infrarossi anteriori, si Una volta attivati gli infrarossi anteriori, si attiva lo Stato 1. In questa parte di attiva lo Stato 1. In questa parte di programma il robot si avvicina alla palla programma il robot si avvicina alla palla facendo in modo da mantenere attivi i facendo in modo da mantenere attivi i sensori frontali. Una volta che si sono sensori frontali. Una volta che si sono attivati i sensori di vicinanza il programma attivati i sensori di vicinanza il programma torna alla scelta degli stati.torna alla scelta degli stati.


Stato 2 – Cattura pallaStato 2 – Cattura pallaStato 2 – Cattura pallaStato 2 – Cattura palla Una volta che i sensori di possesso si Una volta che i sensori di possesso si

attivano, lo Stato 2 rimane attivo per un attivano, lo Stato 2 rimane attivo per un certo tempo e al termine torna alla scelta certo tempo e al termine torna alla scelta degli stati.degli stati.


INTERRUPTINTERRUPTINTERRUPTINTERRUPT

L’RGB richiede al microcontrollore un L’RGB richiede al microcontrollore un interrupt del programma principale per interrupt del programma principale per evitare che il robot portiere esca dalla evitare che il robot portiere esca dalla propria area.propria area.


Questo stato permette al robot di orientarsi Questo stato permette al robot di orientarsi sul campo attraverso gli ultrasuoni e la sul campo attraverso gli ultrasuoni e la bussola. Una volta fatto questo, si passa bussola. Una volta fatto questo, si passa all’eventuale posizionamento verso la porta. all’eventuale posizionamento verso la porta. Infine si passa al tiro. Questo stato è Infine si passa al tiro. Questo stato è composto dunque da due sottostati:composto dunque da due sottostati:

Lettura ultrasuoniLettura ultrasuoni Tiro Tiro

Stato 3 – Orientamento Stato 3 – Orientamento ultrasuoni, porta e tiroultrasuoni, porta e tiroStato 3 – Orientamento Stato 3 – Orientamento ultrasuoni, porta e tiroultrasuoni, porta e tiro


ORIENTAMENTOORIENTAMENTOUn 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) .


MOTO OMNIDIREZIONALEMOTO 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)


CONTROLLO DELLA PALLACONTROLLO 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.


RICERCA DELLA PALLARICERCA 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.


PRESENTAZIONE ROBOT CALCIO SQUADRA : ROBO MAGUT a cura di Mozzali Hermes

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