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L’esperienza SumoBot

Si conclude oggi il PCTO della mia 3B Automazione. Periodo didattico travagliato, fatto di mille intoppi dovuti a questa pandemia, alternanza tra didattica a distanza e in presenza, a settimane alterne e non. Un anno faticoso per i ragazzi e per noi docenti. Condurre il PCTO nelle varie classi è stato molto complicato, ma tra le classi che ho seguito anche la mia 3B Automazione ha concluso oggi il percorso.
SumoBot, un kit didattico per fare robotica e Coding per ragazzi delle superiori e allievi delle medie, inventato e costruito per l’occasione del PCTO e migliorato dagli studenti, ora si parte per nuove avventure didattiche 🙂

Tutti i progetti e una parte della attività si possono trovare nella sezione EduRobot.

PCTO A.S. 2020 – 2021 – SumoBot – lezione 3

In questa lezione mostrerò uno sketch di esempio in cui la velocità, il senso di rotazione e la durata di rotazione vengono passati come parametri alle funzioni che controllano il movimento del robot. Ovviamente potrete modificare e migliorare l’esempio proposto.
Si tenga in conto che questo tipo di controllo, sia per la bassa qualità dei servomotori utilizzati, e sia per la scelta del tipo di motore, non consente una regolazione precisa, ma in ogni caso ci permette di raggiungere gli obiettivi esposti nella lezione 1.

Lo schema di collegamento a cui farò riferimento sarà quello utilizzato nella lezione precedente, che indico di seguito.

L’inizializzazione dei servomotori viene eseguita nella stessa modalità come illustrato nella lezione 2.

Le funzioni principali di orientamento del robot permettono di controllare con discreta precisione:

  • la velocità di rotazione;
  • il senso di rotazione;
  • il tempo di rotazione;

Le funzioni di controllo sono:

antiorarioRobot()
orarioRobot()
stopRobot()

Le tre funzioni al loro interno utilizzano il metodo write() sugli oggetti motoreDx e motoreSx.

Le funzioni prevedono due parametri di ingresso: velocità e durata della rotazione.
Con l’impostazione della velocità impostiamo anche il senso di rotazione. Nel caso di rotazione antioraria il valore dovrà essere compreso tra 90 e 180 ed il valore scelto stabilirà anche la velocità di rotazione.

La funzione antiorarioRobot() accetta due parametri di ingresso:

  • velMaxAntioraria, massima velocità oraria
  • durata, indica la durata della rotazione in millisecondi

in questo caso i valori inseriti per la velocità dovranno essere compresi tra 0 e 90:

void antiorarioRobot(int velMaxAntioraria, int durata) {
  motoreDX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore DX
  motoreSX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore SX
  delay(durata);                     // durata: durata della rotazione
}

La funzione orarioRobot() funzionerà in modo simile:

void orarioRobot(int velMaxOraria, int durata) {
  motoreDX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore DX
  motoreSX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore SX
  delay(durata);                   // durata: durata della rotazione
}

Come esercizio invito gli studenti a realizzare un’unica funzione di comando che ingloba le due precedenti in grado di realizzare qualsiasi tipo di movimento.

La funzione stopRobot() accetta come unico parametro la durata dello stop.

void stopRobot(int ferma) {
  motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
  motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
  delay(ferma);         // Durata dello stop
}

Lo sketch completo è il seguente:

/*
 * Prof. Maffucci Michele
 * SumoRobot
 * Data: 26.01.2021
 * 
 * Sketch 02: rotazione oraria e antioraria continua
 *            con funzioni parametrizzate
 * 
 * Note:
 *          L'orientamento dei motori è fatto 
 *          guardano il robot anteriormente
 *       
 *          180: max velocità in senso antiorario
 *          90 : servomotori fermi
 *          0  : max velocità in senso orario
 *            
 */

// inclusione della libreria servo.h per il controllo dei servomotori
#include <Servo.h>

// Creazione oggetti servo
Servo motoreDX;  // Inizializzazione del servomotore destro
Servo motoreSX;  // Inizializzazione del servomotore sinistro

byte pinDx = 4;     // Inizializza del pin 4 a cui è connesso il pin segnale del servo destro
byte pinSx = 5;     // Inizializza del pin 5 a cui è connesso il pin segnale del servo sinistro

void setup() {

  // attach() consente di definire a quale pin viene connesso il servomotore
  // e lo collega all'oggetto che gestisce il servomotore
  
  motoreDX.attach(pinDx); // pinDx collegato al motore destro
  motoreSX.attach(pinSx); // pinSx collegato al motore sinistro
}

void loop() {
  orarioRobot(30, 250);      // Rotazione in senso orario del robot
  stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
  antiorarioRobot(150, 250); // Rotazione in senso antiorario del robot
  stopRobot(3000);           // Stop rotazione per un tempo fissato (vedere variabile ferma)
}

// rotazione del robot in senso antiorario
// velMaxOraria: velocità massima in senso antiorario
// durata: durata della rotazione

void antiorarioRobot(int velMaxAntioraria, int durata) {
  motoreDX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore DX
  motoreSX.write(velMaxAntioraria);  // Rotazione antioraria del motore SX
  delay(durata);                     // durata: durata della rotazione
}

// rotazione del robot in senso orario
// velMaxOraria: velocità massima in senso orario
// durata: durata della rotazione

void orarioRobot(int velMaxOraria, int durata) {
  motoreDX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore DX
  motoreSX.write(velMaxOraria);    // Rotazione oraria del motore SX
  delay(durata);                   // durata: durata della rotazione
}

// stop del robot
// ferma: durata dello stop del robot

void stopRobot(int ferma) {
  motoreDX.write(90);   // Ferma il motore DX
  motoreSX.write(90);   // Ferma il motore SX
  delay(ferma);         // Durata dello stop
}

I tempi indicati inseriti nelle funzioni all’interno del loop potranno essere modificati secondo necessità.

Esercizio 01
Elenca le cause che provocano errori nel far ruotare precisamente di un determinato angolo scelto il robot.

Esercizio 02
Utilizzando un filo di connessione e modificando lo sketch precedente siete in grado di realizzare n sistema di START/STOP del robot.

Buon Coding a tutti 🙂

SumoFoam – per realizzare velocemente una struttura per robot didattico

“5 minuti da Maker” è orami un’abitudine che ho da qualche tempo: progettare in 5 minuti un oggetto o una soluzione e realizzarla. Alcune volte realizzarla mi richiede un po’ più di 5 minuti, ma cerco di non superare in tutto 60 minuti. E’ un’esercizio che mi sono imposto settimanalmente, un po’ come svago un po’ per dar sfogo ad idee nascenti che potrebbero diventare qualcosa di più importante.

Questa volta l’esercizio consiste nel rendere ancora più semplice la realizzazione del SumoBot, picco robot realizzato in compensato, trasformandolo in una versione realizzata con un materiale ancora più semplice da manipolare per gli studenti più giovani, il Foam Core, (per saperne di più continua la lettura 😉 ).

Durante una delle tante attività di PCTO feci realizzare ai miei studenti di 3′ automazione un il piccolo SumoBot su una base di compensato da 3mm, l’attività consisteva nel montare la struttura, l’elettronica e programmare i robot affinchè potessero gareggiare. Il tutto era stato realizzato con schede Arduino UNO R3 e anche con degli Arduino micro, due micro servo SG90 a rotazione continua ed un sensore ad ultrasuoni. Alcuni aggiunsero al robot una scheda Bluetooth per poter pilotare il robot anche via smartphone. Fu un’attività divertentissima che voglio riproporre ai ragazzi.

Nel riprendere in mano il progetto ho pensato di realizzare una versione della struttura in Foam Core, un materiale utilizzato dagli architetti per costruire plastici di abitazioni.  Si tratta di uno strato di spugna racchiuso da due fogli di cartoncino. Viene venduto in fogli di diverso spessore e dimensione, attualmente sto utilizzando fogli A3 di spessore 5mm. Le strutture che se ne ricavano sono sufficientemente solide. Utilizzo questo materiale quando voglio prototipare rapidamente oggetti per le mie sperimentazioni, come quello che vedete nell’immagine che segue, un supporto per un display 16×2.

In genere stampo su fogli adesivi bianchi A4 la struttura che voglio realizzare, dispongo i fogli adesivi sul Foam Core e con un cutter ne ritaglio il profilo. Tutti gli elementi poi vengono incastrati e incollati con normalissima colla vinilica.

Con il Foam Core ho provato a realizzare una serie di piccoli robot e sono rimasto più che soddisfatto.

Di seguito la sequenza fotografica delle fasi di montaggio, il taglio degli elementi non è perfetto, con un po’ più tempo e pazienza si può fare molto meglio.

Tra qualche giorno, quando terminerò di effettuare le ultime prove sul SumoFoam renderò pubblico il file pdf.

Stampo su foglio adesivo bianco il profilo del robot ed incollo su Foam Core.

Si nota la struttura a sandwich del pannello: cartoncino – materiale spugnoso – cartoncino

Oltre ad incastrare i vari elementi ho utilizzato della colla vinilica.

Prossimamente il montaggio dell’elettronica da parte dei miei studenti.

Buon Making a tutti 🙂