AutoBot16 – Il nostro robot per la Robocup Junior 2016

Siamo i ragazzi del Liceo scientifico Guarasci di Soverato, e il nostro Team composto da 7 studenti ha progettato Autobot16.

Il robot Autobot 16 è concepito al fine di svolgere le mansioni della competizione RoboCup 2016.

Il robot dunque è in grado di seguire il tracciato di gara, di aggirarne gli ostacoli e una volta raggiunta la zona di recupero, di mettere in atto il recupero della “vittima” in modo autonomo.

In seguito verranno analizzati per ordine i sistemi del robot.

Struttura fisica

Braccio

Sensoristica

Hardware

Software

Struttura fisica

Il robot è costituito da tre lastre quadrate di lato 20 cm. Queste dividono la struttura in due sezioni orizzontali, atte a ospitare l’hardware. La lastra superiore presenta una piattaforma mobile, sulla quale è collocato un braccio meccanico. Il robot è messo in movimento grazie ad una coppia di servomotori, alla quale sono direttamente collegate due delle sei ruote del robot.

Braccio

Il braccio meccanico è formato tre segmenti controllati attraverso cinque servomotori che gli consentono altrettanti gradi di libertà. All’estremità del braccio è collocata una pinza adibita alla presa della vittima

Sensoristica

Per svolgere al meglio la propria programmazione il robot è dotato di diversi sensori. Questi sono alloggiati in un involucro protettivo nella sezione inferiore e comprendono:

• Giroscopio GY-521 x1
• Accelerometro MMA8452 x1
• Sensore ultrasuoni di prossimità HC-SR04 x1
• Webcam x1

Al fine di ricercare la massima precisione abbiamo deciso di utilizzare sensori digitali, i quali comunicano con una scheda Arduino mediante i2c. La webcam invece è collegata direttamente alla scheda madre.

Hardware

L’hardware di controllo del robot è costituito da una scheda madre AsRock QC5000-ITX la quale insieme ad un SSD costituisce un vero e proprio computer, sul quale è montata una copia di Windows 7.

La scheda è collegata per via seriale ad un Arduino Uno, il quale funge da interfaccia tra il computer e l’elettronica. La scheda Arduino è infatti collegata alle board che ospitano i sensori e alla scheda che si occupa dell’alimentazione e del controllo dei sette servomotori presenti sul robot. Il sistema viene alimentato da una batteria ai polimeri di litio, la quale fornisce energia alle due differenti linee di alimentazione: la prima per la scheda microitx(computer) ed i sensori, mentre la seconda alimenta unicamente i servomotori.

Il sistema garantisce infine un discreto feedback visivo grazie alle numerose spie di stato posizionate nella parte superiore della struttura.

Software

Il software, elemento caratterizzante del nostro progetto, presenta una struttura ben articolata che si svolge sulle tre unità computazionali del robot.

Tuttavia il cuore del programma è senz’altro il codice che viene eseguito sul computer stesso, il quale non è altro che un programma Matlab. Questo programma da noi concepito si basa sull’analisi delle matrici prodotte a partire dalle immagini provenienti dalla webcam del robot. Queste matrici vengono quindi processate e registrate dal computer, il quale a questo punto è in grado di riconoscere e addirittura tracciare il percorso.

Questa soluzione non solo migliora notevolmente le capacità ­“follow-line” del robot, ma consente il riconoscimento di ostacoli e la loro millimetrica misurazione. Il risultato dell’elaborazione dei dati provenienti dalla webcam e dagli altri sensori consentono allo script di calcolare il percorso più efficiente e di controllare i servomotori del robot mediante Arduino, il quale controlla la terza e ultima unità computazionale del nostro progetto, costituita da un micro processore a otto bit saldato nella scheda deputata al controllo dei servomotori.

L’utilizzo della webcam non è limitata al riconoscimento del percorso,ma viene anche sfruttata per l’identificazione della vittima nella zona di recupero e la sua necessaria localizzazione spaziale.

Vi ringraziamo per l’attenzione

Il team del liceo Guarasci