PCTO A.S. 2020 – 2021 – SumoBot – lezione 4

Come probabilmente avrete avuto modo di verificare gestendo i due servomotori a rotazione continua, pur provenendo dal medesimo costruttore e impostando le medesime configurazione di velocità, hanno un comportamento non sempre identico. Ricordo che si tratta di apparati economici che devono rispondere a specifiche esigenze didattiche, ma in ogni caso è possibile effettuare alcune regolazioni che ne possono migliorare le prestazioni.
Un’altra funzionalità utile è quella dello start/stop del robot che potrebbe servire per evitare immediati movimenti non appena trasferiamo il codice sul robot.

In questa lezione vi dettaglio gli sketch di esempio, lasciando a voi modifiche e miglioramenti.

Regolazione dei motori

Per poter valutare la velocità e l’angolo di rotazione da impostare all’interno dello sketch è possibile attivare la funzione di calibrazione collegando a GND il pin 3, in questo modo sarà possibile dalla Serial Monitor verificare quali sono i giusti valori per:

velocità di rotazione;
durata della rotazione;
motore/i da impostare

e quindi ciò consentirà di impostare i parametri corretti per le funzioni:

orarioRobot()
antiorarioRobot()

Pertanto da serial monitor potremo comprendere come far compiere una rotazione di 90° in un senso, oppure come far avanzare di una certa quantità di centimetri il robot e molto altro, tenendo però bene a mente che tutto ciò dipenderà fortemente dalla carica della batteria.

La scelta del pin3 è puramente casuale se ritenete potete scegliere un altro pin digitale.

Esempio 1

1/*
2   Prof. Maffucci Michele
3   SumoRobot
4   Data: 26.01.2021
5 
6   Sketch 03: rotazione oraria e antioraria continua
7              con funzioni parametrizzate
8 
9              Per valutare la velocità e l'angolo di rotazione è possibile
10              attivare la funzione di calibrazione collegando a GND il pin 3,
11              in questo modo sarà possibile dalla Serial Monitor verificare
12              quali sono i giusti valori per:
13              - velocità di rotazione;
14              - durata della rotazione;
15              - motore/i da impostare
16 
17              Ciò consentirà di impostare i parametri corretti per le funzioni:
18 
19              - orarioRobot()
20              - antiorarioRobot()
21 
22   Note:
23            L'orientamento dei motori è fatto
24            guardano il robot anteriormente
25 
26            180: max velocità in senso antiorario
27            90 : servomotori fermi
28            0  : max velocità in senso orario
29 
30*/
31 
32// inclusione della libreria servo.h per il controllo dei servomotori
33#include <Servo.h>
34 
35// Creazione oggetti servo
36Servo motoreDX;  // Inizializzazione del servomotore destro
37Servo motoreSX;  // Inizializzazione del servomotore sinistro
38 
39byte pinDx = 4;     // Inizializza del pin 4 a cui è connesso il pin segnale del servo destro
40byte pinSx = 5;     // Inizializza del pin 5 a cui è connesso il pin segnale del servo sinistro
41 
42// Per Calibrazione
43 
44// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor
45bool abilitaMessaggio = 0;
46 
47// per attivare la calibrazione impostare startCalibrazione a 0
48bool startCalibrazione = 1;
49 
50// Pin di calibrazione se a LOW abilita modalità calibrazione
51byte pinCal = 3;
52 
53void setup() {
54 
55  // inizializzazione della seriale
56  Serial.begin(9600);
57 
58  // attach() consente di definire a quale pin viene connesso il servomotore
59  // e lo collega all'oggetto che gestisce il servomotore
60 
61  motoreDX.attach(pinDx); // pinDx collegato al motore destro
62  motoreSX.attach(pinSx); // pinSx collegato al motore sinistro
63 
64  pinMode(pinCal, INPUT);
65}
66 
67void loop() {
68 
69  // se sul pinCal è LOW è possibile impostare i motori
70  if (digitalRead(pinCal) == LOW) {
71    calibrazione();
72  }
73  else
74  {
75    orarioRobot(30, 250);      // Rotazione in senso orario del robot
76    stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
77    antiorarioRobot(150, 250); // Rotazione in senso antiorario del robot
78    stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
79  }
80}
81 
82// Funzione da utilizzare una sola volta per impostare
83// i tempi necessari per effettuare uno specifico angolo
84// di rotazione e la velocità di rotazione desiderata
85 
86void calibrazione() {
87 
88  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
89  // una sola stampa delle stringa
90  if (abilitaMessaggio == 0) {
91    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio
92    delay(200);
93    Serial.println("Calibrazione tempo rotazione");
94    Serial.println("velocità (0-180), durata(ms), motore(1: DX, 2: SX, 3: SX+DX)");
95    Serial.println();
96    abilitaMessaggio = 1;
97  }
98 
99  // Controlla se è disponibile almeno un carattere sulla seriale
100  // La Serial.available() restituisce
101  // 1 se presente un cattere,
102  // 0 se non è presente un carattere
103 
104  if (Serial.available()) {        // Viene controllato se è disponibile un carattere
105 
106    // per maggior informazioni sull'uso di parseInt() consultare il link:
107    // https://wp.me/p4kwmk-4Ah
108 
109    // inserimento da tastiera su Serial Monitor dei parametri di controllo
110    // separati da spazio o virgola
111    int velocita = Serial.parseInt();
112    int durata   = Serial.parseInt();
113    int motore   = Serial.parseInt();
114 
115    // funzione per il movimento dei servomotori con i parametri
116    // inseriti sulla serial monitor.
117    calMotoreRobot(velocita, durata, motore);
118  }
119}
120 
121// funzione movimento servomotori per impostazione
122// velocità, durata, motore/i 
123 
124void calMotoreRobot(int calVel, int calDurata, int nMotore) {
125  if (nMotore == 1) { // motore DX
126    motoreDX.write(calVel);
127    delay(calDurata);
128    motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
129    motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
130    Serial.println("Fine calibrazione motore DX");
131    Serial.println();
132  }
133  if (nMotore == 2) { // motore SX
134    motoreSX.write(calVel);
135    delay(calDurata);
136    motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
137    motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
138    Serial.println("Fine calibrazione motore SX");
139    Serial.println();
140  }
141  if (nMotore == 3) { // motore SX+DX
142    motoreDX.write(calVel);  // Rotazione oraria del motore DX
143    motoreSX.write(calVel);  // Rotazione antioraria del motore SX
144    delay(calDurata);
145    motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
146    motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
147    Serial.println("Fine calibrazione motore DX e SX");
148    Serial.println();
149  }
150}
151 
152// rotazione del robot in senso antiorario
153// velMaxOraria: velocità massima in senso antiorario
154// durata: durata della rotazione
155 
156void antiorarioRobot(int velMaxAntioraria, int durata) {
157  motoreDX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione oraria del motore DX
158  motoreSX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore SX
159  delay(durata);                     // durata: durata della rotazione
160}
161 
162// rotazione del robot in senso orario
163// velMaxOraria: velocità massima in senso orario
164// durata: durata della rotazione
165 
166void orarioRobot(int velMaxOraria, int durata) {
167  motoreDX.write(velMaxOraria);    // Rotazione antioraria del motore DX
168  motoreSX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore SX
169  delay(durata);                   // durata: durata della rotazione
170}
171 
172// stop del robot
173// ferma: durata dello stop del robot
174 
175void stopRobot(int ferma) {
176  motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
177  motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
178  delay(ferma);         // Durata dello stop
179}

La calibrazione viene attivata se la condizione ad inizio loop è vera:

1...
2// se sul pinCal è LOW è possibile impostare i motori
3  if (digitalRead(pinCal) == LOW) {
4    calibrazione();
5  }
6  else
7  {
8    orarioRobot(30, 250);      // Rotazione in senso orario del robot
9    stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
10    antiorarioRobot(150, 250); // Rotazione in senso antiorario del robot
11    stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
12  }
13}
14...

Se la condizione dell’if risulta vera viene attivata la calibrazione:

1...
2// se sul pinCal è LOW è possibile impostare i motori
3  if (digitalRead(pinCal) == LOW) {
4    calibrazione();
5  }
6  else
7  {
8    orarioRobot(30, 250);      // Rotazione in senso orario del robot
9    stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
10    antiorarioRobot(150, 250); // Rotazione in senso antiorario del robot
11    stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
12  }
13}
14...

In tal caso viene chiamata la funzione calibrazione:

1...
2void calibrazione() {
3 
4  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
5  // una sola stampa delle stringa
6  if (abilitaMessaggio == 0) {
7    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio
8    delay(200);
9    Serial.println("Calibrazione tempo rotazione");
10    Serial.println("velocità (0-180), durata(ms), motore(1: DX, 2: SX, 3: SX+DX)");
11    Serial.println();
12    abilitaMessaggio = 1;
13  }
14 
15  // Controlla se è disponibile almeno un carattere sulla seriale
16  // La Serial.available() restituisce
17  // 1 se presente un cattere,
18  // 0 se non è presente un carattere
19 
20  if (Serial.available()) {        // Viene controllato se è disponibile un carattere
21 
22    // per maggior informazioni sull'uso di parseInt() consultare il link:
23    // https://wp.me/p4kwmk-4Ah
24 
25    // inserimento da tastiera su Serial Monitor dei parametri di controllo
26    // separati da spazio o virgola
27    int velocita = Serial.parseInt();
28    int durata   = Serial.parseInt();
29    int motore   = Serial.parseInt();
30 
31    // funzione per il movimento dei servomotori con i parametri
32    // inseriti sulla serial monitor.
33    calMotoreRobot(velocita, durata, motore);
34  }
35}
36...

La prima parte della funzione calibrazione() esegue una sola volta la stampa sulla Serial Monitor dell’help che spiega come inserire i dati:

velocità (0-180), durata(ms), motore(1: DX, 2: SX, 3: SX+DX)

che sono tutti valori interi separati da virgola.

Nella parte restante del codice della funzione viene verificato con il metodo available() se sono presenti sulla seriale caratteri. Serial.available() restituisce TRUE se sono presenti caratteri e il corpo dell’if verrà eseguito. I valori inseriti vengono letti utilizzando la funzione parseInt() di cui trovate spiegazione approfondita con esercizi seguendo il link.

1...
2if (Serial.available()) {        // Viene controllato se è disponibile un carattere
3 
4    // per maggior informazioni sull'uso di parseInt() consultare il link:
5    // https://wp.me/p4kwmk-4Ah
6 
7    // inserimento da tastiera su Serial Monitor dei parametri di controllo
8    // separati da spazio o virgola
9    int velocita = Serial.parseInt();
10    int durata   = Serial.parseInt();
11    int motore   = Serial.parseInt();
12 
13    // funzione per il movimento dei servomotori con i parametri
14    // inseriti sulla serial monitor.
15    calMotoreRobot(velocita, durata, motore);
16  }
17...

Non appena premiamo invio sulla tastiera, questi valori vegono acquisiti e passati alla funzione calMotoreRobot()

1...
2calMotoreRobot(velocita, durata, motore);
3...

Tra i parametri che vengono passati alla funzione calMotoreRobot() è presente l’indicazione di quale/i motore/i devono essere controllati, questo parametro può assumere i valori: 1, 2, 3 e questi valori vengono utilizzati per selezionare, tramite i blocchi if corrispondenti, quale azione è da compiere. Nei commenti i dettagli di funzionamento.

1...
2void calMotoreRobot(int calVel, int calDurata, int nMotore) {
3  if (nMotore == 1) { // motore DX
4    motoreDX.write(calVel);
5    delay(calDurata);
6    motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
7    motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
8    Serial.println("Fine calibrazione motore DX");
9    Serial.println();
10  }
11  if (nMotore == 2) { // motore SX
12    motoreSX.write(calVel);
13    delay(calDurata);
14    motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
15    motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
16    Serial.println("Fine calibrazione motore SX");
17    Serial.println();
18  }
19  if (nMotore == 3) { // motore SX+DX
20    motoreDX.write(calVel);  // Rotazione oraria del motore DX
21    motoreSX.write(calVel);  // Rotazione antioraria del motore SX
22    delay(calDurata);
23    motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
24    motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
25    Serial.println("Fine calibrazione motore DX e SX");
26    Serial.println();
27  }
28}
29...

La parte restante dello sketch riguarda funzioni già analizzate spiegate nelle lezioni precedenti.

Start/stop del robot

Questa semplice funzionalità viene ottenuta nel medesimo modo della calibrazione, utilizziamo il pin2 cortocircuitato a massa per evitare l’avvio del robot, secondo questa regola:

Pin 2 a GND: robot fermo
Pin 2 a Vcc: robot start

Questo lo sketch generale:

1/*
2   Prof. Maffucci Michele
3   SumoRobot
4   Data: 26.01.2021
5 
6   Sketch 04: rotazione oraria e antioraria continua
7              con funzioni parametrizzate con Start e Stop sistema.
8 
9              Per evitare in avvio immediato del robot si realizza un
10              un interruttore di start/stop utilizzando il pin 2:
11               
12              - Pin 2 a GND: robot fermo
13              - Pin 2 a Vcc: robot start
14   Note:
15            L'orientamento dei motori è fatto
16            guardano il robot anteriormente
17 
18            180: max velocità in senso antiorario
19            90 : servomotori fermi
20            0  : max velocità in senso orario
21 
22            Per avviare il robot collegare a GND il pin 2
23 
24*/
25 
26// inclusione della libreria servo.h per il controllo dei servomotori
27#include <Servo.h>
28 
29// Creazione oggetti servo
30Servo motoreDX;  // Inizializzazione del servomotore destro
31Servo motoreSX;  // Inizializzazione del servomotore sinistro
32 
33byte pinDx = 4;     // Inizializza del pin 4 a cui è connesso il pin segnale del servo destro
34byte pinSx = 5;     // Inizializza del pin 5 a cui è connesso il pin segnale del servo sinistro
35byte pinStart = 2;  // Pin di avvio, se a LOW Start sistema
36 
37void setup() {
38 
39  // inizializzazione della seriale
40  Serial.begin(9600);
41 
42  // attach() consente di definire a quale pin viene connesso il servomotore
43  // e lo collega all'oggetto che gestisce il servomotore
44 
45  motoreDX.attach(pinDx); // pinDx collegato al motore destro
46  motoreSX.attach(pinSx); // pinSx collegato al motore sinistro
47 
48  pinMode(pinStart, INPUT); // pin per avviare il sistema
49}
50 
51void loop() {
52 
53  // se pinStart a LOW il sistema è in stop
54  if (digitalRead(pinStart) == LOW) {
55    stopRobot(1);
56  }
57 
58  // se pinStart è diverso da LOW si avvia la sequenza
59  else
60  {
61    orarioRobot(70, 500);      // Rotazione in senso orario del robot
62    stopRobot(1000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
63    antiorarioRobot(130, 500); // Rotazione in senso antiorario del robot
64    stopRobot(1000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
65 
66  }
67}
68 
69// rotazione del robot in senso antiorario
70// velMaxOraria: velocità massima in senso antiorario
71// durata: durata della rotazione
72 
73void antiorarioRobot(int velMaxAntioraria, int durata) {
74  motoreDX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore DX
75  motoreSX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore SX
76  delay(durata);                     // durata: durata della rotazione
77}
78 
79// rotazione del robot in senso orario
80// velMaxOraria: velocità massima in senso orario
81// durata: durata della rotazione
82 
83void orarioRobot(int velMaxOraria, int durata) {
84  motoreDX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore DX
85  motoreSX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore SX
86  delay(durata);                   // durata: durata della rotazione
87}
88 
89// stop del robot
90// ferma: durata dello stop del robot
91 
92void stopRobot(int ferma) {
93  motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
94  motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
95  delay(ferma);         // Durata dello stop
96}

Come si può notare lo start/stop è regolato dalla parte di codice:

1...
2// se pinStart a LOW il sistema è in stop
3  if (digitalRead(pinStart) == LOW) {
4    stopRobot(1);
5  }
6 
7  // se pinStart è diverso da LOW si avvia la sequenza
8  else
9  {
10    orarioRobot(70, 500);      // Rotazione in senso orario del robot
11    stopRobot(1000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
12    antiorarioRobot(130, 500); // Rotazione in senso antiorario del robot
13    stopRobot(1000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
14 
15  }
16}
17...

Se il pin è collegato a GND, quindi al LOW il robot è in stop, infatti viene chiamata la funzione stopRobot(1);

Nella prossima lezione vedremo come integrare le due funzionalità:

calibrazione
start/stop

Buon Making a tutti

Michele Maffucci

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