Classe 5T a.s. 2004/2005

Attività Plurisciplinare

 

Obiettivo:

   Progetto e realizzazione di un robot a movimentazione autonoma intelligente con gestione remota wireless.

 

Specifiche di progetto:

    Il robot dovrà essere in grado di muoversi autonomamente in un ambiente a fondo liscio con presenza di ostacoli. Ogni ostacolo dovrà essere riconosciuto (tramite sistema ad infrarossi) ed aggirato autonomamente.
    Il robot dovrà essere in grado di riconoscere fonti di luce e di calore (obiettivi da raggiungere).
    Il robot dovrà comunicare via radio con una postazione PC. Potrà comunicare la presenza di oggetti, le manovre effettuate, se le batterie sono scariche, il raggiungimento degli obiettivi e potrà a sua volta ricevere comandi quali start, stop, obiettivi ecc.
    Eventuali modifiche o aggiunta di funzioni saranno stabilite durante lo svolgimento dell'attività.

Obiettivi minimi:

    Il robot riceve il comando di start e di stop dal PC.
    Il robot dopo aver ricevuto lo start si muove in modo autonomo aggirando gli ostacoli (nessun obiettivo da raggiungere).

Approfondimenti (se possibile):

    Costruzione di due robot con sistema di riconoscimento incrociato (ogni robot conosce la posizione dell'altro) ed entrambi gestiti via radio da PC. Un robot avrà l'obiettivo di inseguire, l'altro sarà inseguito. Vincerà il robot inseguitore se nel tempo massimo di 15' avrà raggiunto il robot inseguito, in caso contrario vincerà il robot inseguito.


Sottosezioni di lavoro:

    Modulo per la comunicazione radio tra PC e robot composta da una sezione TX collegabile alla porta seriale del PC e una sezione RX (con PIC e installata a bordo del robot) che riceve i segnali radio e li converte in segnali idonei al modulo comando robot.

    Modulo comando robot  gestisce i sensori, gestisce i segnali dalla scheda RX e gestisce la scheda controllo motori.

    Modulo controllo motori riceve i segnali dalla scheda comando robot ed attiva i due motori della movimentazione.

    Software per PIC contenuto nel modulo comunicazione (RX).

    Software in Visual Basic per la gestione del modulo di comunicazione (TX).

    Software per la scheda comando robot.

    Struttura meccanica ove saranno installati i motori, i sensori,  il modulo per il comando del robot, il modulo per comando motori e il modulo RX via radio.

    

Per la comprensione delle singole sezioni si faccia riferimento allo schema a blocchi sottostante.
   

 

Coinvolgimento Materie:

    Sistemi automatici: coordinamento, progetto, collaudo, sviluppo software.
    TDP: realizzazione circuiti elettronici.
    Elettronica: progetto controllo motori e sensori.
    Telecomunicazioni: teoria ricetrasmissione radio, protocollo RS232, scelta delle antenne.

Modalità di svolgimento:

    La classe dovrà organizzare l'attività formando (in modo autonomo) dei sottogruppi di lavoro con assegnata la relativa sottosezione di lavoro (7 in totale, vedi sopra). Dovrà accedendo al materiale fornito e ove necessario da altre fonti, studiare le problematiche relative al proprio compito. A tale scopo sono utili la messa in funzione dei circuiti già esistenti e dei lavori svolti gli anno precedenti.
    Dopo una verifica da parte del coordinatore dei concetti appresi si procederà al progetto completo. Ulteriori indicazioni giungeranno durante lo svolgimento.

Materiale fornito in partenza:

    Motori in corrente continua per la movimentazione.
    PIC 16F84A e 16F628.
    Sensori all'infrarosso SFH506.
    Pacco batterie tipo stilo Ni-Cd.
    Moduli ricetrasmettitori Aurel RTF-Data-SAW 433.


Indicazioni per la realizzazione degli stampati:

1) Nello schema elettrico dovrà essere riportato il nome del circuito, del disegnatore e del progettista (se diverso dal disegnatore).

2) Nella realizzazione del circuito stampato si prediliga il monofaccia. Eventuali ponti dovranno essere di lunghezza pari ad una resistenza ed armonizzarsi esteticamente con i componenti. Si evitino piste troppo lunghe (che potrebbero creare fastidiosi effetti capacitivi e disturbi se attraversate da segnali ad alta frequenza) che fanno il giro del circuito, meglio un ponte.

3) Nella disposizione dei componenti si consideri l’allineamento e l’aspetto estetico. Evitare piste vicino a quarzi o circuiti ad alta frequenza.

4) Deve esserci un bordo della basetta e il nome (Mirrored) del circuito (lo stesso usato nello schema).

5) Si prevedano ai quattro angoli del circuito lo spazio per 4 piedini in gomma (diametro 10mm) oppure se necessario 4 fori da 3,5mm per l’installazione.

6) Le piste dovranno essere di dimensione minima 20mils, le piste di massa e di alimentazione di minimo 30 mils. Le piazzole dovranno essere (tutte) di almeno 75 mils.

7) Prima della saldatura si scrivano tramite trasferibili le serigrafie sul lato componenti riguardanti ingressi e uscite del circuito ed eventualmente altre indicazioni utili (si abbia cura di mantenere la superficie più pulita possibile).

8) Prima della saldatura si esegua la verniciatura lato componenti per fissare le serigrafie.

9) So potranno prelevare i componenti solo disponendo di una valida lista componenti (i circuiti integrati saranno consegnati solo durante il collaudo). I diodi LED nelle uscite dei PIC saranno di colore verde, quello di alimentazione rosso.

10) Prima di procedere alla saldatura assicurarsi di disporre di una stampa dello schema elettrico e una stampa relativa alla disposizione dei componenti (realizzata con cura, eventualmente spostando in modo opportuno il nome dei componenti).

11) Per la saldatura si consideri di lasciare il fotoresist sul lato saldature (utile per evitare l’ossidazione delle piste).

12) Nelle alimentazioni stabilizzate preferire il LM78M05 al posto di LM7805 per una questione estetica (se non diversamente specificato).

13) Scegliere resistenze e diodi tutti della stessa serie al fine di evitare colorazioni diverse (led di case diverse fanno luce diversa) e favorire un aspetto estetico più omogeneo (soprattutto per le resistenze).

14) A lavoro ultimato dovrà essere consegnata copia dello schema elettrico, disposizione componenti (vedi esempio), master del circuito stampato e lista componenti (files e versione stampata).

15) Per questa attività pluridisciplinare dovrà essere fornita relazione scritta o informatica sul lavoro svolto.

Note per il collaudo:

1) Il primo collaudo avviene durante la saldatura rivedendo in modo accurato le piste, le saldature e i componenti seguendo lo schema elettrico.

2) A saldatura ultimata non si installano i circuiti integrati negli zoccoli (se presenti) ma si esegue un ulteriore controllo visivo e si procede ad alimentare il circuito.

3) Con un tester si provvede alla misura delle principali tensioni (alimentazioni, partitori…).

4) Se tutto OK si possono inserire i circuiti integrati (a circuito spento!).

5) Nel collaudo definitivo non si consideri nulla di scontato (anche lo schema elettrico potrebbe essere sbagliato!) alcuni componenti potrebbero non funzionare oppure potrebbero essere stati danneggiati proprio dal circuito in prova.

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