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P.S.R.F. - Project of a Simple Robot line Follower (parte 1)
Con questo articolo voglio iniziare una rassegna di appuntamenti finalizzati alla progettazione e realizzazione di un semplice robot line follower. Il titolo del progetto, PSRF, indica proprio quello. Di progetti di questo tipo ce ne sono molti, moltissimi, ma credo che questo sia il primo ad essere sviluppato impiegando PIERIN PIC18.
Le puntate saranno diverse, illustrando pian piano le varie parti che per il mio progetto ritengo importanti, compreso il sistema di controllo.
Figura 1 - Il robot
Questa prima puntata introduttiva ha come scopo quello di iullustrare il progetto nelle sue linee generali e quello di indicare le specifiche.
Si va ad incominciar!
Il piccolo robot è illustrato in figura 1 ed è basato, come detto, su PIERIN PIC18. La scheda del Pierin è montata su di una scheda carrier grazie alla quale sono stati portati su connettori a strip le porte di I/O che verranno impiegate. In linea generale, lo schema a blocchi del robot è il seguente:
Figura 2 - Schema a blocchi del progetto PSRF
La struttura meccanica è stata volutamente ricavata da un modulo commerciale. Il poter disporre di parti hardware già tagliate e forate, motori con riduttore e ruote mi ha agevolato e non poco nella stesura delle specifiche. Benché sia un robot inseguitore di linea, ho voluto installare ugualmente il radar a ultrasuoni costituito da un trasduttore ultrasonico montato su di un supporto azionato da servomotore. Questo è un vantaggio: non appena il robot sarà in grado di inseguire le linee, avrò una struttura già bella e pronta per poterlo far camminare tra ostacoli. Pertanto, ecco le specifiche:
- tipologia: triciclo con due ruote motrici ed una ruota libera (folle) di appoggio)
- alimentazione: a batteria con un DC/DC converter di tipo switching
- scheda madre: basata su PIC18F47J53 montato su PICRIN PIC18
- pilotaggio motori: scheda Keyes con L298
- radar ultrasuoni: sensore HC-SR04 montato su servomotore
- barra sensori: costituita da 8 fotosensori CNY-70
Alimentatore
Per quanto riguarda lo stadio di alimentazione si è sfruttato (come promesso) l'alimentatore switching proposto in questo articolo. Il pacco batterie inizialmente adottato è quello che si nota dalle fotografie, ma non è escluso che si passi ad una batteria Li-Po, ma questo al momento non rappresenta un ostacolo allo sviluppo del progetto.
Figura 3 - Alimentatore switching per PSRF
Scheda madre
La scheda madre è in tutti gli effetti il PIERIN PIC18. Per poterla impiegare si è reso necessario dover sviluppare un carrier, ossia una scheda di supporto in grado di renedere usufruibili i 40 pin del PIERIN, con pin strip. Per come è stato pensato il robot, la scheda si interfaccia con le periferiche di I/O rendendo disponibili:
- PORTA: ingressi digitali e analogici
- PORTB:telemetro a ultrasuoni e pilotaggio motori (1)
- PORTC: porta seriale e uscite digitali
- PORTD: barra sensori a infrarosso
- PORTE: pilotaggio motori (2)
Lo schema della scheda madre è piuttosto semplice, in quanto il grosso lo fa PIERIN PIC18. A parte il morsetto di connessione dell'alimentazione e un certo numero di pin strip, si trovano solamente 4 resistori. La scheda che ne è emersa ha dimensioni abbastanza contenute pari a 80x80mm, con quattro fori di fissaggio per distanziali
Figura 4 - Schema elettrico PSRF
Una volta preparato il circuito stampato e montato il tutto, il risultato ottenuto è quello delle figure seguenti:
Figura 5 - Le parti che compongono la scheda madre
Figura 6 - La scheda madre completa
Una nota è relativa alle resistenze R1, ..., R4. Per poter disporre di due ingressi analogici, le resistenze R1 ed R2 non sono state montate (si vede bene in figura 5 la presenza delle sole R3 ed R4). Lo schema completo, in formato EAGLE ha prodotto il PCB che è stato realizzato; inoltre è stato possibile determinare il topografico della scheda madre:
Figura 7 - Il topografico della scheda madre
Nei prossimi appuntamenti.
Come detto, questo è il primo articolo di una serie che andrà a muovere il robot e a fargli seguire una linea tracciata a terra. Basta rimanere sintonizzati su PicExperience ed ElectroYou ed attendere le prossime uscite che tratteranno i vari argomenti quali la barra dei sensori, il pilotaggio del servomotore, la realizzazione del telemetro con ultrasuoni, il comendo delle ruote motrici e infine la logica di comando del robot.
Download
Lo schema elettrico, in formato PDF e in formato FIDOCADJ, il PCB e il topografico (sempre in PDF) sono disponibili a questo link.
Licenza
Questo articolo e gli schemi pubblicati rientrano nell'ambito della licenza CREATIVE COMMONS BY-NC-ND Italia 3.0, secondo quanto indicato nelle note legali qui riportate.
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