La microrobotica.

MOTORE 1

BATTERIE

La struttura di un microrobot ha similitudini con quella di un essere umano

iamo nel secolo XXl, e casa nostra non è quel-

la che si vedeva nei film. Non abbiamo un

robot per maggiordomo, né siamo salutatiall'ingresso da un schermo che ci chiede"Come stai?", "Com'e andata la giornata?"

O forse sì? Cosa certa è che esiste piu tecnologia attor-no a noi di quella che potremmo pensare, anche di tipoindustriale; quella dedicata al largo consumo, che con-tinua a svilupparsi per avvicinarsi sempre di più ad unpubblico più esteso. Questo è I'obiettivo di quest'ope-ra: fare arrivare nelle nostre case un inizio di ouello che

senza dubbi sarà il secolo della robotica.

L& tu€g{R*ffi*ffi#TgtÀ

La microrobotica può considerarsi discendente della

robotica ed è ouella a cui ci indirizzeremo. Un robotindustriale è un grosso strumento a forma di braccio,dedicato ad usi pesanti; un microrobot. differisce daquesto non solo per le sue dimensioni, ma anche per le

funzioni per le quali è stato pensato. E' meno costoso,più adattabìle, più facile da programmare, dotato di

un'ottima mobilità. Tutto questo rende il microroboteccezionale oer l'esecuzione di molti lavori.

Pero, soprattutto la microrobotica, è una scienza in

Fr*s*mÈ€HHE#*È# g#ffi*treF* #d $mw*erufu*

La sensazione di partecipare ad un concorso di Microrobotica,come quello illustrato in questa immagine, non si può raccontare, bisogna viverla di persona

pieno sviluppo. Non c'è niente di determinato, non ci

sono limiti. Tutto si deve fare. E l'immaginazione dì

ognuno che determina il suo sviluppo e le sue moltepli-ci applicazioni. E' il lettore che renderà possibile questo.

*qTRUE€LjRs€ *E *r€ tuÈgtffi{Éffi##*EAnche se il suo aspetto non lo dimostra. un microrobotha tante similitudini con gli esseri umani per le funzro-

ni che realizza. Si possono differenziare in quattro parti

fondamentali: cervello, scheletro, braccia, gambe e i

sensi della vista, del tatto, e dell'udito.ll cervello è la chiave di tutti i robot, è quello che li

colloca ad un certo livello d'intelliqenza.Lo scheletro e quello che supporta i componenti del

microrobot. Gli organi della mobilità sono normalmen-te motori elettrici che azionano ruote, gambe, ganci,pulegge, strumenti o quant'altro può risultare necessa-

rio. Quello che hanno dr speciale i microrobot e l'auto-nomia. Non si tratta di un giocattolo telecomandato.L'ampia gamma di sensori esistenti, strategicamenteinseriti, permettono al microrobot di "vedere" cosa

succede intorno a lui, e reagire di conseguenza. Tutto

ouesto sarà tema di studio.

lizzazione di lavori semplici, in maniera rapida e pre-

cisa, aiutano gli essere umani in lavori ripetitivi opericolosi, come pulire, cercare, vigilare, guidare nonvedenti o aiutare invalidi, ecc. I lavori domestici, la

medicina e persino l'esplorazione spaziale sono i

campi che sempre di più si avvalgono dei vantaggidella microrobotica.

Hru {*#ggg Fi L:* l=é ilr= #=H

Non v'è dubbio che oltre agli importanti lavori appena

ricordati, la microrobotica si introduce nelle nostre case

anche con un piccolo giocattolo con il quale si puo gioi-re, montandolo, programmando. disegnando, insom-

ma essendo artefici di una nostra creazione vivente.

Quanto piu si conosce questo mondo, tanto piu si

va avanti e si rimane coinvolti da una attività sana, che

ci invita a non essere passivi, ma a pensare, a ricercare,

sino ad arrivare ad una meta ed alla fine magari a par-

tecipare ad un concorso. Non si crea per andare ad un

concorso, la gioia inizia prima; come quella persona

che guarda con amore le sue piante o un animale da

compagnia. Infatti, a chi non piacciono i complimentidi tutti quando facciamo vedere la nostra "creatura" in

un concorso di rapidità, destrezza, miglior idea appli-cata, incluso bellezza della realizzazione.

Voi potrete riuscire in questo e noi vi insegneremocome.

ESÌF€H#g€E # ffi#ffitésgI microrobots non intendonostriali. ll loro campo è quello

sostituire i robots indu-dove si richiede la rea-

Fryee*mÉma**** ggffigqg.$g*93$ *eE

Incontri e concorsi:pan orama i ntern azion ale

ELETTRONICA INTELLIGENZA ARTIFICIALE

La costruzione e l'uso di un Microrobot richiede la conoscenza di discipline molto diverse.

sstono moltirldrni di concorsi dr tutti itipi,dai campionati sportivi sino ai concorsid'arte, prttura, fotogratia. In alcuni setro.inon esistendo concorsi veri e propri, gliap0assronatr d' una sc enza o gl: hoobrsti, tro-

vano facilmente tl modo di comunicare e dividereesperienze comuni sia tramite lrrerner che traniteraduni dedlcati. Non si possono dimenticare ino tre i

c ub, con membn che sr radunano periodicamente, per.,,it, ^^-"^ i- t^.^ ^---i)vrLrpf-jdrc id r\-r u po:>rOle, e aVVla'e I glOVan a qUeSte

attrvrtà.Gli appassionati di Microrobotica, non fanno ecce-

zione, e dispongono di un grande numero di incontrr econcorsi a livello mondiale ai qualr partecrpare. In que-sta sezione vi mostreremo i diversi concorsi, le proveche al loro interno vengono realizzale, e le norme che

li regoìano, al fine di saperne un po'di più della

Mrcrorobotica.

Fffi#ffi #Y*ffiE gFtrLL& lts€E{Ht$ffi###Est"&

Prima di iniziare la visita ai vari concorsi, è necessario

analizzare da dove parte la Microrobotica, e chiinfluenza il suo sviluppo, in modo da poterla meglioinquadrare nel suo contesto. Dalla nascita dellaRobotica, sino al successivo passo alla Mtcroroboticacosì come si conosce oggi, sono stat necessari grandiavanza"nentr tecno ogici.

La Microrobotica p;o essere piu di un g oco, anchese risulta ugualmente piacevole, dato che coinvolgedivprse discinl ne p di orresre sehhene non Sia neces-

saria una conoscenza approfondita, è tndispensabilealmeno una conoscenza di base, Oueste discioline sono

Fseewee*sÉ * €€seÈ€#trs$

9:!:::::g!:!4v:r "py!::s."P_syvte:?:tg:!!"91: sti ess9ry:!::' tl_%s:i"L:l_p_g* :!ggJts.!g

l'Elettronica, con isuoi sensori e attuatori, la

Meccanica, la Programmazione Strutturata, i

Microprocessori, le basi della Microrobotica stessa.

Ques.ti sono proprio i temi che, divisi in differenti sezio-

ni, si trovano in quest'opera. Tutto questo sarà accom-pagnato da molta pratica ed esempi, che possono ren-dere piu semplice l'acquisizione di tanti nuovi concetti.

Trattandosi di una scienza molto varia, varie sonoanche le sue forme di applicazione, per questo i

Microrobots costituiscono un eccellente campo diprova per sperimentare nuovi algoritmi e nuove sco-perte. Allo stesso tempo si beneficia di queste applica-zioni per uso personale. Tre sono i principali tipi diaraznizzaziani rho rivo<tnnn m:nninra imnnr+rn-rvtYatttLLaLtv|il Lr rs IrvLrLvrrv ||ruvyrvtL il|tvvt Lottzo

nello svrluppo della Microrobotica.

è-H àJruAb$HffiSgTÀ

Sono i maggiori centri di ricerca. A seconda delle car-

riere che vengono intraprese, si approfondiscono piu omeno alcune discipline, per cui iconcorsi interuniversi-tari sono un ottimo scenario dove riunire tutte le sco-nprte Cosi si nnssonn trovare ad esemnin nare di vei-| |vIv, :,

coli autonomi (Università di Helsinki), concorsi di

Microrobots Pompieri (Scuola superiore Trinity,Harford), o il PinBot, variante del gioco del flipper conMicrorobots (Università di Alberta, Canada). AlcuneUniversità prevedono master e dottorati in Robotica

Oggetto

telecomando tv

Scatola di pastiglie

Lattina di CocaCola

Tazza di caffè

Tazza di cereali

Videocassetta

Frutta e verdura

Bottiglia di ketchup

Possibile localizzazione

TV

Tavolo del caffè o tavolo della cucina

Tavolo del caffè o tavolo della cucina

In qualunque posto

Tavolo della cucina o ripiano

TV o lavolo del caffè

In qualunque posto

In qualunque posto

L'Università di Carnegie Mellon e l'lstituto diTecnologiadel Massachussetts (MlT) sono fra queste.

il& ##H,rt3"#*,9 mg RF{" il ffi {'raSono concepiti integralmente per il lavoro di ricerca sul

tema della Microrobotica. Normalmente sono organiz-zazioni governative, nelle quali le grandi disponibilitaunite all'esclusività della ricerca generano imiglioririsultati, anche se spesso in questi settori la roboticanon è che altro un mero strumento per conseguire altrinhipttivi Si nntrrnno trovare cosi dal nrimo robot che

ando su Marte, all'aspirapolvere domestico autonomo,a camerieri un tantino roboIizzaI"i, sino a campionatimondiali di football in cui i oartecioanti non hannol'obbligo di indossare ia casacca della loro squadra.

ll concorso della figura rappresenta una casa doveun Microrobot deve pulire l'abitazione e rrordinare gli

oggetti che trova fuori posto.

E$-YRffi ASS**TEHE#ruX H gETFffitrSN

Orrocto qnnn ctrott:ménta lon:to :lln <riilrrnnn doll:

Microrobotica. Le prime necessitano di patrocinio percnctnnnrn l^ "'-^"-^ '-^^+'^ l^ .^-^^'..l^5o5Lefìete td l|LetCd, ilte|t|e te 5eLUilue SOnO plU

orientate a promuovere la concorrenza f ra le associa-

zioni che a mantenere deì laboratori di ricerca propri,nor nro<tn mntirin <no-Y-sso sono toro cne organtzzano I

concorsi.

tmcomtri s *$n**rsi

Modetti di microrobots:il PICBOT. 1

Aspetto del PICBOI- I una volta montato

I microrobot PICBOT-1, vuol essere il primopunto di contatto con r differenti elementi concui e formato qualunque microrobot. Unavolta fatto questo primo passo, e data la

modularita che permette il PICBOT-1 ,l'utilizza-to'e potra progettare la struttura migliore per le sueapplicazroni, e sceglrere imotori e isensori che megliosi adattano all'ambiente in cui il microrobot dovràopera re.

FRHSHruTAEI*ruf, *HL MSCR*N***TRealizzare applicazioni con il PICBOT-1 e un gioco da

ragazzi Si presenta con un kit composto da differentielementi che verranno descrrtti in seguito, e che l'utiliz-zalore dovrà montare con l'aiuto di un manuate cneill' '-+"- ^.--î tr rttn il nrnradimanrnlllU)LId Pd))U ptl pd))U LULLw il piwLcuil|cr rLU.

LA sff*E*A SI E*ruTR&LL*Fr4sXS4È una scheda di utilizzo generale controllata da unPIC 1 6F84. Questo permette all'utilizzatore di ripro-gramma'la molte volte, per adattarsi al compito asse-gnato al microrobot.

Contiene connettori per cinque sensori di ingresso e

lo stadio di potenza per il controllo del due motori a

corrente continua oppure uno PAP (passo a passor, La

sua alimentazione può avvenire mediante un trasfor-matore da 15 VAC, con pile da 6 e 9 VDC, oppureanche da una batteria alpiombo ricaricabile da '12 VDC.

3 sfiNs*Rg IJTSLTEXATTCon il kit del PICBOT-'1 vengono forniti due tipi di sen-sori base infrarossi e meccanici. Grazie a questi com-

......'||||||1|...............||||.....|..||||.::..*|lwwffiE*s*r*fue*Hqea

Fotoaralia e sertqrafia della scheda MSxB4

ponenti, si possono riconoscere gli

ostacoli base attraverso i quali si

muove il microrobot. Anche se sono

molto semplici, permettono la realiz-

zazione di numerose applicazioni.

g t4#g#ffigFrR 5t *-**VgffiAr€g*Si utilizzano due motori a corrente

continua. Si tratta dì due servomoto-ri della ditta FUTABA 53003, i quali

drspongono di un gruppo di ridutto-ri che garantiscono la potenzaneressaria e rrna hassa inerzia alla

^î.+^n-r a rll'rrrnc+n l-\icnnnnnnnl-rd Lcl lzd c oil or rc)LU. tr)PUr l9vllw

inoltre di un sistema di ancoraggtorho normotto rrn f:ril^ .^^-^-i^ -Lr rtr PEr il rELLq Ur I roLrlc d99ol lLlu o

qualunque tipo di struttura,

Uno dei passi

nella modifica dei motori FUTABA

L,& SgRUT'.€#*&#gLt& ffi&{{É*xru&La struttura uÍilizzala e di tipometallrco, realizzala 6ep i pezzi del

nonnlare l.it di costrr rzione MECCA-

NO EVOLUTION 1. È un kit abba-

stanza completo che permette il

progetto di differenti rrpi d' struttu-re. La ditta commercializza un'am-pia gamma di kits che sono compa-

tibrli fra di Ioro e di facile reperibiiita

sul mercato. In questo modo, si

narantisce che la sîrrltlura del micro-

robot non sra rigida e possa essere

facilmente modificata e amplìata\ ista in pianLa dcl DICBaT- |

Senso di marcia

Pgr?qrtisnlslr'o

*1ìo*rctazióné

ffi

Moloresinislro

ffiEerer*fu**Hee

i.::ia::::

=r:l::-t-:--€:::l;:'_ lj;:..'-::-: I

-' ',

l.,

normative dei concorsi

bbiamo terminato la costruzione del micro-robot e abbiamo provato una serie di algo-ritmi base, e adesso cosa facciamo? È ll

momento di presentarlo in societa, e per

questo niente di meglio della partecipazio-

tloarncontn e concorsr:

ne ad un concorso di microrobotica. La cosa oiu oro-babile e che la prima volta ne usciremo malconci, però

con un sacco di idee per rl prossimo incontro

Éqtr*#L* **LLfi Fffi#V#All'interno delle diverse prove dobbiamo sceglierequale o quali concorsi meglio si adattano alle caratteri-stiche del nostro microrobot. Cercheremo i concorsiche maggiormente ci interessano per gusto personale.per diff ico tà delle prove, per vicinanza geograf ica. , ..e

una volta scelto ci informeremo sulle normative che loriguardano.

Normalmente non ci sono tante variazioni tra i dif-ferenti concorsi di microrobotica, però è probabile che

ci siano alcune norme chiave da tenere in considera-zionp Sc si dorido di n,arferinare ,ed rrn ron46156 lgp-tano dal luogo dove si risiede, bisogna anche pensare

ai problemi annessi, come le riunioni preparatorie

obbligatorie, le date in cui il concorso si tiene eccetera.Ricordiamo che oueste rirrnioni di annassionati ci

daranno le possibilita di condividere le idee accrescen-dn l: nn<tr: o<norionz. Clt arnzni--zlart rr,,,,-d. \ril ot]drtlldto|, Lomunque,divulgano le norme di partecipazione con molto antici-po, sia al momento dell'iscrizione, sia con cartelli pub-blicitari, o mediante una pagina Web eccetera.

Generalmente le regole si dividono in capitoli evanno dalla descrizione del robot, dell'ambiente dellaprova, all'equipaggiamento, sino alla descrizione minu-ziosa dello sviluppo della prova e al modo di conqui-stare la vittoria.

Comunque, una volta scelta la prova e l'incontro, l'i-deale e mettersi in contatto con l'organizzazione. La

forma migliore, data la sua flessibilita e rapidità, e la

posta elettronica, di cui dispongono sempre più persone,

e che accompagna sempre tutta la pubblicità degli orga-nizzalori dei concorsi. Questo mezzo è anche il miglioreper awisare in caso di cambi di date, norme, eccetera.

e4**rrHeffi H ffi f; s_ fr4r*ffi{FR*s*YÈ arrivato il momento delle modifiche. ll microrobot è

stato dotato di pinze per fare i movimenti tipici del

E sempre piu comune trovare le regole dei concorsi nelle pagine Web

ffiEsresebe**e*

tere l'awersario.... Sono chiamateGuerre di Robots o Robots WarslOrreste contano lrn oran numero diYv!Jrr

appassionati di tutte le età I micro-

robots che partecipano a questi con-corsi sanno come iniziano, ma nonsanno come f iniscono, dato che l'ag-gressione al robot avversario è consi-derata normale.

F+ 4:+ # il S ffi s FÉ}.{iSg #.T }_{

ll ninrnn dol rnnrnrqn l: lonno di

Murphy: "Se puo succedere, succe-dor: " qi rnmnio :l ro*, --nro per cenîo.

Quindi è meglio non tentare il desti-

no.

Dobbiamo avere pile di "icambio,o qp invprc dellc nile utilizziamo le

batterie ricaricabili è meglio. È possi-

bile che fino al momento in cui non

chiameranno il nostro microrobot,staremo lì a provare. I cambi ìmprov-

visi del programma sono sempre pro-

blematici, perche non sempre abbia-

mo a disposizione il computer con il

software necessario. Lo stesso capita

con gli allrezzi da lavoro, potrebbe

Una giuria ha il compito di verificare

che i microrobots osservino le norme, sia quelle formali, sta quelle pratiche

sumo, si aggrappa al suolo con una ventosa perche

non possa essere mosso, e lancia delì'olio per fare sì

che l'aìtro scivoli e cada. "Siamo sicuri che ci lasceran-

no partecipare con questo? - E stato tenuto conto della

dimensione massima pernessa?

Riuscirà il nostro microrobot neltomnn:sspon:lo a realìzzare benequesta prova di acrobazia?".

Dovremo modificare iì robot per-

che si adatti alle norme che dipendo-^^ -r- r-r +i^^ ri ^"^,,a che dal con_Itu )ro udr LrPw ur Prwvrnr<.n in <c ,:nrhe sp qomnro di nirr ìp

organizzazioni tendono ad un iforma-rp nric<fc rrlf ime Por^n À nnao vpdre-

mo le norme più signif icative, in

modo da tenerne conto fin dal primo

momento, e le modifiche al microro-

bot per poterlo adattare al concorso.

Nonostante la varietà dei concorsi,

è possibile che ìn alcuni le norme non

esistano, dove l'unico obiettivo è bat-

ffi$eswry*fusÉEcm

mancarci gtusto quella chiave inglese

che ci serve per tirare un bullone; dobbiamo quindi

considerare che i nervì, nelle ultime ore, saranno piut-

tosto tesi. Alla fine dei conti stiamo mettendo alla

orova la reoutazione della nostra creatura.

È aossibile che fino a ouando non viene chiamatoil nome del nostro microrobot effettueremo solo delle prove.

T,.! =r.: l

ii!.j,b'

F;

Ii'l.

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Modelli di microrobots:il GrowBot

Aspetto del GrowBot una volta montato

W I GrowBot dell'azienda Parallax, è un microrobotffiffi che si vende in kit, ed è basato sul modulo BS2-ffi& lC tBasic Stamp ll). Questo modulo ha una sche-

da di circuito stampato che contiene un piccolo PlC,

e insieme ad altri elementi serve oer amoliare le sue

possibilità; viene saldato come un chip aggiuntivosulla scheda orincioale.

FffiH5ffiffiT&Xg#flCtrffitr1 g4gilR#ffi###T

ll kit del microrobot include le parti necessarie per il

suo montaggio e un manuale di istruzioni, da utiliz--^..i ^^-t^^ ^^" t- -,zarsr ancne per ra sua programmaztone e il suo ut|-lizzo.

Questa documentazione e agg ornata frequente-mente in formato PDF nella oaoina web dì Parallax.

r& st*.Efl#& #s srufiRflssH/eiscssilOltre ai componenti elettronici, la scheda osprta ancheisensori, quindi si puo dire che forma la struttura del

microrobot; inoltre su di essa trova posto la pila da 9Vper l'alimentazione e i motori che vanno montati nellan:rtc inforiore Oltre anli inoro<ci c :llp rrs.ritc r.a ..re..q:

scheda incorpora anche un connettore per adattare g i

altri moduli di espansione.

g sffis\€5€}ffig il GLg AYT#eT€}ffig UggLgAeATgCome sensori - nella maggior parte dei casi - vengonofornitì due bumpers o paraurti, due infrarossì, e un pul-

sante. La novità e neoli attuatori. Oltre ai due servo-

motori (Futaba S-148) per il movimento, permette l'in-stallazione di due LEDS e di un altooarlante. anch'essi

i ncl usi .

ffi$evwryefu*É€eee

Fotografia e serigrafta della scheda di ingressi e uscite

i," jE

3= 3;; 4 g; fl.l,1a 1gl g.ci è F":E {.: Ì.rJ i='

Si espoue sonra la stpssa scheda.^ll^^--.-l^l- il rnmnrrtorLUilE9OttUUtO LUt t il lVr rrPU Lgl

ncr vi: cori:lp Pcr nrrg5{9 mOtiVO

fa parte del krt un dischetto con il

software necessario per la sua

realizzazione e un cavo dicon nessione.

ll linguaggio di programma-zione utilizzato è il PBASIC, unaversione del BASIC, che includeistruzioni, strutture di controlloe subrutine gia pronte, la cono-srpnTa delle orrali da al microro-bot una grande potenza; peronntrphhprn psserp di difficilecomprensione per i prrncipian-+l -l-+- l- ^".^,.J^ ^,,-^+i+\ ,.liLr, ud Ld rd 9rdt tuc LludI LtLd ul

parametri e modalità dellemedesime.

Del.taglio del sensore per gli ostacoli

-4È$er*s+fu+ÈFs€rs*i::::ffirrls:ìf11Ì1ììÌirìììì1ìì:11:tr1t11rjjLa.a1:r::::. :.1;,:a,11rjai1:1j11

ttroOrncontn e concorsr:prova di inseguimento

Momento di una prova di insegurmento.

obiettivo ultimo della costruzione di unnicrorobot, e il suo ulilizzo in qualche appli-r;ztana ll mnrln m;^liOfe di iniZiafe è Una

prova di inseguimento. Per la realizzazione diun programma di questo tipo, e sufficiente

una mattrnata.A ^-L^ -^ r/^--^^--l dr orrp<,t: nrov: ò <omnliro oHl lLl lU )C I C)>CllZú vr gusJro Vrwvo s )E,,.r,,__, -

una delle costanti nei concorsi di microrobotica, e di

solito genera le stesse aspettattve di una corsa di mac-ch i ne.

SBTETTIUSfobiettivo della competizione è fare in modo che il

microrobot percorra nel minor tempo possibile un cir-

rr ril-a nlicannl+^ crrl nrrrimonin nnnrtra <a^nî+^ .^^rrlurLw ur)EgroLU )ur Pdvilrsrrrw, upputc )cgltdLU )uptdun tahellone rn sr Innorto nlasf iro "r-(orptA. ll fondopuò essere bianco o nero e la linea che segna il circui-to, deve essere di colore opoosto. La larghezza di que-sta linea generalmente è di 2 cm, ed è formata da

nastro isolante, che risulta essere un materiale ottimoper questo uso, grazie alla sua adattabilita, e al fattoche si puo facilmente rimuovere per modificare unaprsla o Tarne una nuova.

La corsa si puo realizzare in turni consecutivi, sor-

teggiando l'ordine dei concorrenti, e segnando i tempiper determinare il vincitore; o ancora più interessante,ouo essere fatta con due microrobots che corronosimultaneamente in due piste uguali o speculari, spes-

fifii:rorakoticc

Generalmente è più interessantevedere due microrobots seguire /a stessa pista contemporaneamente

cazioni -he non vanno da nessuna

n,rrle laohì curve a 90" eccereta.

Infatti anche se la partenza e l'arrivodovnnn o<cpro ficci il norrnr<n d:seguire puo non esserlo.

èL**€gE##L'algoritmo base di questa prova,parte dall'informazione ricevuta per

riflessione dai due sensori ad infra-rosso.

Questi sensori possono distinguereir r^i-^-^...r-r ^^-^ ^ indi se si vuoleil utct ILU udt I tEt v, \_lu

seguire la pista rappresentata nel gra-

fico, il microrobot seguirà la stradagiusta quando entrambi i sensori rile-vano il nero. In questo caso il microro-

bot deve avanzare; nel caso in cui uno

dei due sensori esca dalla linea (rilevi il

bianco), il microrobot dovrà girare insenso contrario alla posizione del sen-

so realizzando anche un secondo giro nella pista oppo-sta, oppure In senso Inverso,

Le piste possono essere piu o meno complicate a

seconda delle decisioni degli organizzalori, con ramifi-

Bordo destro:girore o sinislro

sore (a destra se esce il sensore sini-

stro, a sinistra se esce il sensore destro).

Nel caso in cui idue sensori rilevino il bianco nello

stesso momento, cosa che puo capitare ad esempio inuna curva a 90', il microrobot dovrà essere preparato

nor re:niro in nrralrho modo e tornaresr rl nerrnrqo rorrptto sia tramite la

programmazione che con l'aiuto di

altri sensori.

L È:Èli:l E: i i.1 È: 1. 1,,è i: #,{Fl-rjl

Generalmente sono simili in tutti i

concorsi dì microrobotica, la piu

importante è quella che fa riferimentoad una possibile deviazione del micro-

robot rispetto alla linea da seguire.

ll microrobot deve sempre seguirela lrnea; nel caso esca dal percorso,

viene dato un massimo di tempo e/o<n:zin nor tnrn:ra <l-Jr propn passr,

altrimenti è eliminato Anche Ia

dimensione del microrobot è impor-tante. l'altezza non è un problema,ma la larghezza e la lunghezza non

devono superare 20 o 21 cm, inclusi

sensori e attuatori vari di cui dispo-ne. ll peso non ha un limite inferioreo superiore da rispettare.

.-::

Fuori dollo lineo:girore o...?

:!..aa.

-,....'

::-

itÈi1:1,

:'.l:.

'r.Ei-

-=--:, Modetli di microrobots:

strutturenche se lo scheletro, o-+,,,++,,rî -,,1 ^,,-l-srrurlura, sut quare sl

monta il microrobot puo

sembrare un accessorioper rl funzionamento del

medesimo, nella maggroranza dei casi

non lo è, ed ha più importanza di

quanto possa apparire. ll suo peso, larobustezza e il volume devono essere

adattati all'applicazione da realizzare,

dato che influiscono su di essa. Un

microrobot inseguitore, ad esempio,deve esse'e leggero, per guadagnare

in velocità, per cui la sua struttura puo

essere ridotta al minimo, ma nellostesso temno deve avere sufficientestabilità, per non uscire fuori in curva

Tutte le strutture hanno lo stesso

obiettivo: servire da supporto al resto

degli eiementì, collegandoli fra di loro

t,-t@j' @ ;

1utrffi @ q

: *: @ s

;*k.#ll metallo fornisce riqidità e resistenza alla struttura del microrobot

a causa della velocità stessa. Inoltre Ia struttura deve

essere sufficientemente flessibile in modo che si oossa-

no riparare senza problemr differenti tipi di ruote, rotel-

le, motori e accessori in generale, soprattutto se il

microrobot verrà utilizzato come siste-

ma di prova in differenti applicazioni,senza essere soecializzato in nessuna

in concreto.

Struttura in plastica

Classificazione delle strutture in baseai materiali.

{. tF+5;-qT FE{ÉAE# F€ [ * tr t il *5TÉ{JTTq-Èffi#FililL:Fl i:* F+- Í4;èT"* H iià3-il

per permettere il movimento. lì peso e la dimensione

delle batterie, il numero dei sensori, l'ambiente dove si

svilupperà l'applicazione, caratteristiche specifiche di

ouesta ecc.. determineranno il materiale da utilizzare.

tr*#.

Érttrd

e__**I pezzi in plastica sono pitr leggeri ma meno resistenti di quelli rn metallo

Sffi#*ewsesfu+€€ery

Le strutture su misLtra formano il gruppo prù grande della classificaztone, grazte ai loro numerosi rmpreghr

Poss amo classifrcare ie strutture nei gruppi riportati , '

nela tabella.

Le pr me imp egano pezzi metallici standardizzat,con fori che si uniscono tramite delle vitl li metallo for-nisce r gidezza e resistenza, pero puo essere moltopesanie e diffìcie da adattare a tutte le esigenze

Ccmunque sul mercatc ci sono diverse d jtte che forn -

scono quantità dr pezzi drfferenti come tondint, angoii

con drverse pieghe, placche, molle ecc , che permetto-

no di modellare lo scheletro del microrobot secondo le

esigenze.t, .<n dpi nO;zr <.t:^!--!i---rl l^ ^l--+ -- f,- . +.^

.-.lluctlUILLóll lr I ìJld)t Ld, rld C LIC

caratteristiche. i peso puo essere molto ridotto, pero

anche la resistenza. lnoltre sono piu facili da gestire,

permettono ìl taglio e un certo grado dì flessibilità. Ci

sono anche numerose drite che offrono una grande

varietà dt pezzt.

Sia i pezzr n "netailo sia que l, n p astica, sono gereral-

mente l'lnizio della fabbricazione del microrobot, ed

entrambi forniscono la flessibìiità e la facìlttà d'uso che è

necessaria in questr casi. Man mano che acquis amo con-

fìdenza avremo bisogno di elementi che non troveremo

nei negozi e che dovremo dìsegnare nor stessi Questi

sono chiamati strutture su misura, e date le loro possibt-

lità, formano i gruppo piu esteso. Possono essere corl-r-

posti di legno, metacrilato, PVC, carta pesta ecc , dipen-

de senpre oatle poss br ita del 'a't sta e clall aoolicaz one

a cui si vuole dedicare il microrobot. Inoltre e molto

coTnune mescolare diversl materrali, inclusi pezz compra-

ti con altri costruiti su misura. Non esiste una struttura

migliore di un'altra, tutto dipende daJl'rrso che ne fare-

mo. Ln rr crorobot lottatore .ecessita d peso e resisten-

za, ;r insegu rore oi eggerczza e ade'enza ecc

IT PICBOT.2

I microrobot PICBOT-2 è

^i- -+-+^ ^"^-^^+-+^ ^J-ll-9rd )LdLU PrC)CilLdLU udild

^ ^+ - -l i++ - L A,-.^-,nora o rrra rvilcrosyslemFnninoorinn o nnn h:"'v, - "-" "." mag-giori dotazioni elettroniche

o meccaniche rispetto al suo prede-

cessore; il PICBOT-1. I vantaggi che

offre, rispetto a quest'ultimo, si rife-

riscono al montaggio e alla robustez-7A dpl mpdccimn nerche l'unicaP

novità è nella struttura, che è di

metacrilato. ll tempo necessario per il

montaggio e la manutenzione della

stnlttrlra in ouesto nuovo modellosono mrnor.

*#silRggES ru i r# ruag*F-é&Lg*gLL* 5*F4f,*&#E e*ruYffi*Lt# ft€Se#S

Come gia si e detto parlando delPICROT-1 oiresta scheda dr controlìoà di rrtilizzn nonor:lo o normorra rn:

gran varieta di cambi in quanto a

sensori e motori utilizzati, tipi di ali-

mentazione, ecc. Per questo, la dittacostruttrice introduce nel manuale

un capitolo dì descrizione funzionale,:l {ina di :irrt:ro i nir'1 pqj6p6fj r-hpO I lll lg UI OIU LO lq I PIU LJ'yL I

non si accontentano di quanto già

visto, a comprendere il funzionamen-to della scheda, così come le possib -

li modifiche.

gH**5t*ruf, *gALHffiflTFAHS#rufiF intenrata nella scheda MSxB4 e

off re diverse possibilità di lavoro.î^-, r- r^^i-- ,' -^^trollo ha biso_LU)t, tq tvgtLq ur Lvrl

gno di una VCC di +5 V però i moto-ri possono funzionare anche con ten-sioni più alte. Queste tensioni posso-

Aspetto del PICBOT-2 una volta montato.

Schema elettrico della zona dei sensori della scheda MSxB4

ffi8*reesfue**are

+vcc

EN1 VCClN1 tN4OUT1 OUT4GND GNDGND GNDOUT2 OUT3tN2 tN3VDD EN2

Connessione dell'1293 alla scheda MSxB4.

no essere ottenute a partrre da una tensione alternatadi 12 VAC che arriva da un trasformatore, oppure da

un insieme di pile o batterie.

À*A3TAMfr FéT# $Htltr PHRgFEffiCE-g fiI connettori di ingresso della scheda , )O-J4, traspor-tano cinque segnali con l'obiettivo di poter adattareun buon numero di sensori diversi. In questo modola resistenza R2, unita alla linea E, puo essere sosti-turta da una di differente valore. o da una resistenza

a passo. La tensione applicata a questi motori puoessere selezionata tra il +VCC di +5 V e una esterna.aoolicata rnediante batterie.

Se non vogliamo usare motori in una determinataapplicazione, possiamo disabilitarli attraverso i

microinterruttori di SW1, mostrati nello schema ripro-dotto qui sopra, lascrando libere le linee RAO-RA3 per

altri usi. Inoltre si puo accedere alle linee del PIC al

completo, attraverso un bus, per utilizzarle a secondadelle esigenze.

di regolazione da 100 K, per adat-tarsi a differenti modelli di sensorio a differenti sensibilità all'internodello stesso modello. Inoltre, Ia

tensione di alimentazione cherichiedono alcuni sensori puopsqpre nresa dai ronnettori dellascheda.

fl*ruYR*Lr#*f,g p4#T#R3

Sopra la scheda MSxB4 si trovasituato il chin | 2qlB di SGS-THOM-SON, particolarmente indicato pergestire carichi con un elevato con-sumo, come nel caso dei motori acorrente continua. Grazie a questosi possono pilotare due motori a

corrente contrnua allo stessotempo, oppure uno del tipo passo

ffi$essryefu*8&ew

c827pF

12

5678I 1011 1213 14

17 18l9 2021 2223 2425 26

Accessibilità delle linee del PIC mediante un bus

Incontri e concorsi:Università:"i: F el Natale del 1998 il

;'; * dipartimento di Architet-gE.!È*a ffi- *." tura dei Computers

organizzò in ESIDE tFa-

coltà di Ingegneria) un concorso di

mìcrorobotica. L'idea nacque dopo la

partecipazione dr un gruppo di pro-

fessori e alunni ad uno stage di

microrobotica, gestito da un'aziendamadrilena Grupo J&J. ll grande entu-siasmo di questo gruppo di lavoro,

diede l'impulso ai professori per

organizzarne altri simili, per quegli

alunni che, a causa del ìimitatonumero di posti, tipico di questi semi-

nari dì lavoro, non avevano potuto.acqictpre ,al nrimo- " r.' -'

ll microrobot utilizzato era il Tritt,

con la struttura di Lego e controllato da un Motorola6BHC11, costituiva un buon punto di partenza, e con-

temporaneamente aveva anche grandi possibilità per

chi avesse voluto approfondirne la gestione.

I micrarobots esploratorr, devono realizzarernn nrpci<ionc t tn di<cono r hp nt 'n

p<clrp pit'írstn nedldnleLv'r Pir\rJvr

r'lollp linpp rli<pnnatè q tl navimento.

Scooby, vincitore della prova libera del Concorso 2000 dell'Università di Deusto, posa

dopo aver analizzato le differenti zone dei condotti.

j'4 += l":é * l'fÉ * ir E= i"q-] i'.f {:{ì ft 5{+

La oreoarazione del concorso richiese settimane. Era la

prima volta che si organizzava un incontro di questo

tipo, e non si conoscevano le ripercussioni che avrebbe

ootuto orovocare.Si penso a quattro prove differenti secondo la pro-

grammazione dei microrobots: inseguitori, esploratori,

lottatori o di sumo, e ìntelligenti. I microrobots insegui-

tori dovevano seguire una traiettoria segnata da una

linea nel minor tempo possibile. Gli esploratori doveva-no roalizzare rn nprrorqo ncomctriro in orresto ca5o

un dodecaedro, con la maggior precisione e nel minortempo. I lottatori dovevano mettere fuorr combatti-mento l'avversario, prima di essere espulsi loro stessi.

La prova dei microrobots intelligenti, o prova libera,

premiava l'immaginazione oi partecipanti e la messa in

pratica di un'idea.

;q\ÉE L# ff F* #FililH ff ffi*-tuFg

I gruppi erano formati per la maggior parte da quattro

membri, che dovevano essersi iscritti in precedenza

con i loro microrobots alle prove desiderate. Ad ecce-

ffi#cs*s*fueÉEsee

zione della quarta prova, i

gruppi avevano un numeromassimo di partecipanti, in

modo da non rendere tediosele realizzazioni delle medesi-me. Questa caratteristica e

altre relative alie norme delledistinîe nrove f rrrono conse-^^1+^ -i n-"+^-i^grdre dr pdr Lecrpanll al

momento dell' iscrizione.

&ffiFg-g-q#Hrug#*sL il#rufl#ffis#é Ef4gilffi # r* gHrHsgg$è

ffi E#

llnnn il <rrrro<qn doll--,,4 prmaedizione, e considerati anchegli errori commessi, si penso

di elevare il carattere del con-corso a livello nazionale.F;rono realizzali dei manife-sti che frrrono snediti a diver-se u n iversità che aveva no

Basurbot in piena azione. menUe raccoglie cubetti di spò//aLuràal Concorso 2000 dell'Università di Deusto.

esperienza nel campo della microrobotica, e f u rea-lizzala una pagina web che conteneva tutte le infor-mazioni relative al concorso. Al f ine di uniformarsi il

piu possibile su altri concorsi nazionali, si preserocr:n nÀrtp dpi rocrnlamenti e delle norme oet con-corso che l'associazione di studenti AESS della UPC(Universitad Politecnica de Cataluna) realizzava tuttigli anni.

La risposta da parte degli alunni dell'universita fumolto soddisfacente e si eboe l'appoggio della propria

istituzione, delle aziende del settore e della stampa,ner le infrastnrttrrrp p il materiale neCeSSariO. ll fattO.h^ ^ll rnnrcci^^-+i - n1o<t: roaon+a tornnlrcne gil d[ipdssronar a y-r-.- .-,,,-,Jgta stanoctrrdonti o :l rnntemn^ rn: fnrf rrn: a rrn r-,, pro0tema,

dato che generalmente non hanno ne risorse ne

tempo per preparare questo trpo di concorsi. In questa

occasione le prove furono solo tre, escludendo gli

esploratori.

4?&ÈF: €trff1i c1'1 àg;L #il=òF%!É4i-t

ll concorso migliora di anno in anno, grazie all'entu-<.i:<mn rha nraanizzzlnri a n:rtorin:nti ir,_ r_, ,.,,,npteganoper portarlo avanti. All'edizione tenutasi nel dicem-bre del 2000, hanno partecipato quattro prestigiose

università: Scuola di Ingegneria delle Telecomu-nicazioni dell'Universita di Alcalé, Scuola di Inge-gneria Tecnica di Mataro, UPC di Terrasa ed ESIDE

dell'Università di Deusto Inoltre si e potuto contaresulla partecipazione eccezionale di un club giovaniledel tempo libero, iconcorrenti piu giovani per il

momento.La scuola di Mataro ha vinto ii primo premio con il

microrobot inseguitore, la UPC di Terrasa con il lotta-tore, ed ESIDE dell'Università d Deusto con il micro-robot intelligente. In quest'ultima prova, l'idea èt:ntn imnnrt:nto anm^ lr nrncnn+rzi^^^ ^ l: tornn_rrVvrLurrL! LvrrlC ld plU)trllLdZlUIlt:/ U ld LCLITU-

logia applicata. ll primo posto fu per "SCOOBY", unrobot ner l'isoezione di condotte di aria condizionata.

Dopo l'ispezione il microrobot doveva informaretramite un pannello di controllo centrale, sull'ìdoneitào meno della femneratura delle differenti zone cheformano il condotto, e avvisare di possibili errori e

cause di malfunzionamento. La sua utilita, e il meto-do di comunicazione fra elementi indipendenti,i^^,,..^r^ Iî ^i""i . -.] :<qann:ro il nrimnrnuus5ero rd 9tur|a aL ----y, ,-,- ,, |,, ,,,,- premto a

questo microrobot.Al concorso assistettero, oltre a un numeroso pub-

hlico molte rannresentanze dei mezzi di comunica-zione; fece scalpore in modo particolare l'alto nume-ro e il livello dei microrobots basati sul microcontrol-ler PlC. Alcune delle macchine erano gia provvrste del

moderno PIC 'l6FB7x, e poterono manifestare il loroenorme potenziale operativo, lasciando immaginarefantastiche prospettive f uture.

ffi#ss*swfu**$*re

Modetti di microrobot:Apocalipsis PIC

-ffi. ,,^-+- ,,^1.

ffi:€e -ì.,^,^^^lu :t ^ti::: :?ffi L ^Pvru,,PJ'Jffiffi ffi PlC. un microrobot la cuiffiffige@ @ .+r,,++,,rî .; nrrn rl:<<ifirrra

W i'.""r.il' ."ri'r"n, ;;;;r,:*redato che e un insieme di pezzi normaliz-zati ad, ospmnio ;l N/ECCANO con altriririrlati rama nozzt d,i-, veccnre slampan-+t ^--1,,^---^^lli ^-- I <r rni rnctrr rtlnriLr, d)Lru9dLdPEril fLL.<tr relonti in innannari t h:nnn ni: in)LUUCT rLr [ | il rVqVr rEr rol ilor il rv 9ro [ |

harheca divprsi nrpmi interuniversitariner ouesta e altre "invenzioni" simili.

fl€À€'{Ì FilF. È#È#$'lJÈFF"Anocalins s PIC e stato realizzato su

misura, non solo per la struttura, ma

anche per la sua finalita. Fu conceprto'nar rozlizzzro in mndn <norifirn lo nrnvo

di insenrrimento I a slla scheda di con-Aspetto di Apocalipsis PIC

trollo principale contiene una zona con il PIC e gli ele- i

menti esterni di cui necessita oer lavorare. come il cri- |

stallo di quarzo, il pulsante di Reset e l'alimentazione, e

una zona libera per le saldature. In questa zona vengo-nn rnllnreti nli olomoq{j che desCrivere-

mo rn segurto.

+ilffi8f,* ffiE{ilt*ilg 3F++fitì,i=,iÈfnmo noriforirho nli innroccn r{:in rho o

c+î+^ ^r^^^+tî+^ ^^r in<anrriro nn<<iodo)LOLU PTWVELLCTU PEr il r)qVUrrs, pVJ)rEUE

solo due sensori ad infrarossi, che comu-nicano con il PIC attraverso delle porte

invertentì tipo trigger, le quali hanno la

funzione di condizronamento del segna-le Allo stesso tempo, dato che sononnrto inriortonti il ri:lnro rho nrnro<<ori

il PlC, è il contrario di quello rivelato dai

sensori. Questo, a volte, confonde il pro-oràmmatorp nero p rtna tecnica moltoulilizzata. Così la rilevazione del bianco,se è un 1, passando per l'inverter si con-verte in 0, e se si rivela colore nero (0logico) al PIC arriva come un 1 .

Scheda di controllo del nostro Monty.

.ffiÈsssw*fuep*Eew

=-=.-.-=.i

suo successo: un Secondo motore per deter-

minare la direzione. Anche se utilizza due

motori, metodo comuîe per poter muoversi

avanti, indietro, a destra, a sinistra, non li usa

nello stesso modo. Come abbtamo gia spie-

gato, il primo motore, quello di trazione, fasì che, quando gira, il microrobot vada avan-

ti. Con il secondo, si ottrene la variazione di

direzione di un determinato angolo della

ruota motrice. In questo modo si consegue

la possibilità di grrare di 90" in modo quasi

istantaneo, per inseguire questo tipo di

rr rrvo rhp npneralmente sono il cavallo di

battaglia di tutti i microrobot.

Nella fotografia del dettaglio si può

intuire come e stato realizzalo questo

motore; quello inferiore e adibito al movi-montrì nrrolln <rrncrjgpg alla direzione.Yvr,,v JvY!'

L'asse del motore di direzione è accoppia-+^ --l ' '^ i^^ranî^din rho nir: rnn oq<n'tu du ull lll9ldrdv9ru Lr rc vil q Lvrr qJJv,

questo ingranaggio, a sua volta, è unitocon la ruota e i sensori, in questo modoviene cambiata la direzione con un giro del

motore superiore. Poiche i sensori leggonoin continuazione, quando si ritrova il per-

corso corretto, il PIC manderà un segnale:l mntnro narrho roc<i di nir:ro Orro<tiL yUL'

"' y""'L. xvrJr'

cambiamenti sì producono in pochi micro-secondi.

Schema elettrico del motore di trazione

1''i i]=, {-t lii {-:: 5 T+' :iiE:=} 1"1 Ill movimento si realizza grazie ad un motore a corrente

continua che fa girare una ruota in un solo senso: avan-

ti. Per questo motivo, uno dei due fili del motore è col-

legato a massa. Le due ruote posteriori sono libere, cioè

si muovono per trascinamento dato dalla forza della

ruota anteriore. ll motore funziona a 5 V che arrivano

tramite un transistor darlington, quando dal microcon-

trolìer viene dato il segnale di "girare" che non è altroche un 1 logico in uscita da uno dei piedini del PlC. La

velocità di questo motore si puo controllare medianteun potenzìometro, che risulta molto utile a seconda

della difficoltà della pista, infatti un percorso con curve

molto strette ouo far sbandare ad una velocità consi-

stente il microrobot mandandolo fuori pista.

*,É{3T#ffi il #E É.}é.fi ilHÈfÈi€ flLa cosa più rnteressante di questo microrobot è l'idea,

semplice da realizzare; questo sicuramente ha influito sul

Differenza fra i valori rivelati dai sensori, e quelli mandati al PIC

+Vcc

Dettagli del motore di direzione del microrobot.

ffiE*e*s*fu**#e*

combattimenti di sumoIncontri e concorsi:

nche se non è una delle prove più semplici

da vincere, dato che esìge conoscenze di

programmazrone, ma soprattutto dr mecca-

nica e di hardware in generale, e grandi doti

d'ingegno, di solito è Ia prova piu impor-

tante di tutto l'incontro di microrobotica. I microrobots

sono guidati dai loro custodi come se si trattasse di per-

sone, e ai costruttori di queste sofisticate invenzioni,

costa molto non awicinarsi alla oista quando vedono sof-

frire il loro beneamato robot. coloevole di tante nottiinsonn r.

OSTETTTVIAl gioco partecipano due squadre, ognuna formata da

un microrobot e da uno o più giocatori (le persone che

hanno costruito il microrobot). Le squadre competonoall'interno dell'area di combattimento, secondo le normeper ottenere punti effettivi, chiamati punti Yuhkoh.

Normalmente ì combattimenti consistono in tre assal-

ti da uno a tre minuti ciascuno, anche se il numero degìi

assalti puo essere maggiore in caso di parità. Vince il

combattimento il microrobot che durante i tre assalti

conquista per primo due punti Yuhkoh. Ad ogni modo,

in caso di dubbio, i giudici hanno l'ultima parola. I mrcro-

robots devono collocarsi dietro la linea Shikiri uno di

fronte all'altro. Dopo il via devono trascorrere 5 secondi

prima che inizino a muoversi; ogni assalto finirà quando

si ottiene un punto Yuhkoh che puo essere aggiudicato

dalla fuoriuscita dell'awersario dal ring, o perché uno

dei due robots rimane fermo per un certo periodo di

tempo, o per somma di errori dell'awersario. Inoltre l'as-

salto puo essere sospeso perché i microrobots rimango-

no un certo tempo senza toccarsi, o per altre cause spe-

cificate dalle norme del concorso.

A seconda del numero dr squadre iscritte, la gara si

puo disputare in forma di campionato, oppure ad elimi-

nazione diretta, o come un torneo con gironi di qualifi-

cazrone ecc.

RTGSLT DEL f;SNCSTS*Le regole utilizzate nella maggior parte dei combatti-menti di sumo, generalmente sono un adattamento di

quelle del "AIl .lapan Robot Sumo

Tournament Office", dato che sono le

più complete. Esse sono divrse in diffe-renti sezioni, e all'interno di queste, indiversi articoli.

Una delle sezionifa riferimento all'a-

rea di combattimento, che e definita in

modo nreciso e deve avere una com-posizione e una misura determinate.

In quanto ai microrobots, le Ioro

dimensioni devono essere tali da entra-

re in una scatola da 20x20 cm, con i

sensori di finecorsa chiusi se necessario.

Non è permesso progettare il microro-

bot, che all'inizio del gioco, si separi in

diversi pezzi, pero è permesso dispiega-

re delle strutture durante il combatti-mento. Non ci sono vincoli per I'alltezza,

inoltre il peso massimo del microrobotpuo essere di 3.000 grammi, incluseUn momento di una prova di sumo, append prima di iniziare.

llllirrcroksticn

tutte le parti. Per quanto riguarda il programma, i micro-robots devono essere progettati in modo che trascorra-no 5 secondi da quando si preme il pulsante di awio a

quando iniziano a muoversi; questo intervallo e chiama-to tempo di sicurezza. La struttura di questi robots, oltrea misura e peso, deve sottostare ad una serie di caratte-ristiche come il non provocare dannr all'area di combat-timento né all'awersario, non usare dispositivi che lanci-

no liquidi, polveri o gas ai loro avversari, non devonoessere infiammabili, ecc.

I microrobots più sofisticati, utilizzano comesensori di finecorsa le "celle sonar", con il van-taggro che non è necessario entrare in contattocon l'awersario per sapere dove si trova. Questodà più possibilità al momento di programmare le

strategie, dato che l'altro microrobot potrebbe

non averci ancora rilevati. I microrobots oiù

avanzati incorporano piccole teìecamere digitali,anche se questo suppone un aumento delle dif-ficoltà di programmazione.

Gli algoritmi oltre ad adattarsi ai sensori, pos-

sono essere piu o meno complicati; il più sem-plice è un programma che reagisce, a fronte di

uno stimolo ricevuto da uno dei sensori, girando

da un lato oooure dall'altro in funzione del sen-<nro:tfiri:tn <ninnoplO O fetfOCedendO a

seconda del caso. Se vogliamo che il microrobotsi comporti in modo più intelligente potremmo,

ad esempio, fargli scrivere in memoria il modo di

operare dell'altro microrobot, per poter scegliere diffe-renti tecnrche di combattimento, secondo la necessita.

La struttura generalmente è "un insieme di buoneidee". Si puo predrsporre una rampa per fare in modoche l'awersario ci salga sopra e poi cada, confonderlocon i colori del telaio facendo in modo che l'altro micro-robot pensi di aver rilevato la fine del ring, mandaresegnali che confondano il sonar dell'awersario, aumen-tare di peso grazie alla pressione generata dalla rotazio-ne di un'elica..., in definitiva tutto è valido se non si

infranoono le reoole.

Schema dell'area di combattimento.

''.i, t.i

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E€-G*REYffi#L'algoritmo puo essere tanto compli-.)l^

^ f:nfn <omnlrra nrr:ntn ri

n)ra lnnltro hi<nnn2 lanor nrocontovu|1.'|v|lJL||L!

che in questa prova sono decisivi sia il

software che i sensori e la struttura, è

tutto l'insieme che deve risultare effi-rarp ner ronseflrrire il successo.

I sensori che si utiìizzano principal-

mente sono quelli a contatto, o fine-corsa. Un microrobot dotato di que-

sto tipo di sensori saprà da che lato èl'awersario, quando entra in contattocon esso. A seconda dell'algoritmoprogrammato, puo scegliere se retro-

cedere, spingere, girare per collocarsi

in una posizione migliore, o quello

che il programmatore avrà pensato

come migliore opzione

ffiFsry*sefu**$*se

L'algoritmo più semplice fa sì che il microrobot giri in funzione dei valori captatidai sensori.

Modetti di microrobots:

I Tritt è costruito e commercializzalodal Gruppo J&J Microrobotica.Questa azienda è nata dall'iniziativadi un gruppo di universitari che a

poco a poco hanno convertito la loro

oassione oer la microrobotica in un modo di

vivere, dedicandosi fra le altre cose a questo

e ad altn microrobots, oltre a tenere lezioni

sul tema.ll microrobot Tritt è nato per essere utiliz-

zato come modello base da costruire nei

laboratori di microrobotica. Come la maggiornerto doi rnhnf< di nrroqfn tinn ò rrn: ni:t-

taforma base con scopi accademìci, per cui la

sua struttura fu progettata in modo che iì suo

montaggio risultasse semplice, ma anche

ampliabile. Secondo quanto affermano i pro-

gettisti, grazie ai molti appassionati, Tritt ha

it Tritt

moltì fratelli.La figura mostra l'aspetto del microrobot a montag-

gro lermrnato.

ts-F3 tu€ il g Fé

gÉg& RH "4 iléHqF*# ffi"R ffi #*#ru gL +€gflffi#ffi##*'Fll Gruppo J&J offre diverse possibilità per chi volesse

acquistare un Tritt, ma forse una delle cose più interes-

santi consiste nell'unirsi ad un gruppo di persone inte-ressate, perché proprio il Gruppo J&J ci introduca nel-

l'appassionante mondo della microrobotica e ci insegni

a montare e programmare il microrobots, terminandocon una prova di microrobot inseguitori fra i parteci-

panti al corso. La durata totale del corso è di dieci ore.

In seguito gli appassionati potranno approfondire per

conto proprio la programmazione del mrcrorobot e rea-

lizzare nuove aoolicazioni. I manuali forniti insieme al

microrobot e la grande quantità di informazioni dìspo-nibile su Internet, facilitano questo lavoro.

LFE ={"F€g*.q

#,8 SèF,qilLéf}F* il"f,*#"$.3La CT68'11 è una scheda per lo sviluppo delle applica-zioni hardware e software basata sul microcontroller

Aspetto del Tritt appena montato.

68HC11: serve sia per lo sviluppo dei prototipi che per

il funzionamento nel sistema fìnale.

Così, è utile come scheda di impiego generale, datoche collegandola ad un PC tramìte una porta seriale, si

possono testare programmi di prova. Inoltre funziona

Scheda di sviluppo CT6BI 1

collocata sopra la scheda di potenza.

ffi$er*s*fu*€Fcm

come scheda di controllo autonoma, cioè senza essere

collegata al PC, eseguendo il programma che deve

essere caricato nella memoria di tioo EEPROM delmicrocontroller che la governa. La terza possibilità è

che possa lavorare come periferica del PC.

In questa configurazione può ricevere segnali dal-l'esterno e mandarli al PC pe1 ad esempio, la presen-

tazione in video, oppure eseguire ordinì ricevuti tramì-te il computer.

LdA S{#fii}& F}g F*€"HruH& f€#S.E+La CT293+ è una scheda che fornisce al sistema la oos-sibilità di controllare motori e sensori, fornenoo re

capacità di movrmento e di analisi dell'ambiente.È stata progettata per adattarsi alla CT6811 e da

questa essere controllata. La scheda, inoltre, si puogestire anche tramite un altro sistema, ad esempio la

oorta oarallela di un PC.

Attraverso la scheda di potenza Cf293+ si possonocollegare due motori in continua o uno passo a passo.

Dispone di circuiti per leggere quattro sensori ad infra-rossi, che possono essere optoaccoppiati. Possiede inol-tre otto ingressi di utilizzo generale per il collegamentodei sensori, sia digitali che analogicì.

v* f+tè +:àc_"'g #E il-#.si =È

# Fé iq+È il +É Tí3L=ili_ *==Eilg+_{Éffi*#*E

ll programma CT294 è un modo semplice dr verificarese i sensori ed i motori funzionano correttamente. e se

Fotografia della scheda dì potenza O293+ pronta per esserecolleoata alla scheda di controllo.

sono collegati in modo corretto, mediante una videatacon dei riquadri che informano sullo stato delle porte.

Attivando i diversi pulsanti, si può cambiare lo statodelle porte configurate come uscita.

H il. S#Fgtr&="d&ffi € ffi g il#Fs€ # ru E{éseg**+ ffi

fl€'*g-qL*#ll CTDIALOG è un programma che permette di "dialo-gare" con il microcontroller 68HC11 contenuto nella

scheda di sviluppo. Con questo programma possiamo

accedere a tutte le risorse del 68HC11 tramite il PC:

memoria RAM, regìstri di controllo, memoria EEPROM

ecc.; inoltre serve da test per il funzionamento delleperiferiche collegate alla CT6B11. ll programma si divr-

de in due parti: una che si esegue nel 6BHC11 e l'altranel PC. ll programma che siesegue nel 68HC11 sichia-ma CTSERVER, e la sua funzione è quella di eseguire i

comandi che arrivano dal PC. ll programma che si ese-gue nel PC funziona come interfaccia, presentando le

formazioni in forma intelligibile e traducendo gli ordinidell'utente in comandr comprensìbili dal CTSERVER.

:q È". 3: +i t! += +t fè tÉ Ft =ià f,} 3. il et $!4 # * È il,qEE * Í.é {5 il q*9,+ F=.* +'È

g-

= *{,3-"

ll programma MCBOOT mette in comunicazione la sche-

da CT6811 con il PC. Oltre a funzionare come terminaledi comunicazione, permette di caricare il programma

nella RAM interna del 68HC11. Questo è molto utile per

la messa a punto dei programmi e per le prove della peri-

=

ferica, dato che disponiamo di una

tastiera per inviare i dati al micro-controller e del video del PC per pre-

senta rl i.

à--È 5E"ffi#€TÈiHf-èf,€H{{es5E{".€

La struttura meccanrca e una parte

importante del progetto di un

microrobot. Deve essere resistente,

di facile montaggio e con accessibi-

lità ad elementi come batterie, sen--^-i | - -+-,.++,.-^ <rolf: nor il>Ul I, t:LL. Ld )l,l Ul-l-Uld JlLrru |.,Lr rl

Tritt soddisfa tali caratteristiche,nerche tÍilizza il IFGO Technic,

insieme ad altri componenti comeportapile, gomme elastiche, viteriaecc. Questo permette di creare unastruttura base che l'utente puòampliare.

.i'

'

F#$ewwe*fu*É#ew

Modetti di microrobot:iI PICTAZO

-d#*&àffi uesto oiccolo e incredrbileffi'% ;,:;:.:^;- hr n rcnn++nffi ffi .'-'il^ "ll",l]::'i""':'iì:ffi ffi :::i:'.^l 'u' vv'ì 's us"q@ ffi >c, ,- .='.uisiva "A-Tea^n",@ffi.--.-ìì^r: -ffi nern e nr soli 1B cm di lar-

-",=ffiaÀozz> o* Rqn ^rr-mi di no<n a nrrn

inseguire come nessun altro una traiet-toria, disegnata con una linea bianca

realizzala su sfondo nero, o viceversa.

Così come il suo "fratellastro" suyo,

che abb amo gia visto in un capitoloprecedente, "Apocalipsis PlC", questo

microrobot è stato ott mizzato per que-

sto compito.E stato costruito con un unico

obiettivo: partecipare al concorso che

si e tenuto all'Università di Mataronella primavera del 2000, dove non

solo partecipo ma vinse tutti gli avver-

sari, riducendo della metà il tempo

impiegato sino a quel momento perîar.^rroro il rirrr ritn

Questa fu la sua prima e ultimapresentazione in pubblico, come di-^li+^ --^ +- -i -i-"arahni rho \/onfln->ullLU Ldp Ld dl illlLluluvvL Lt tE vst tvu-

no presentati ai concorsi. Dopo la vit-toria i suoi costruttori, Koldo e Sergio,

^i\ -il^ -^..Ji+i-h^ ,-.J . ^.^pcl l)dvdl lu 9ld dllc | | luulllLl lc uo E)E-

nrrire ner nerfezionare ulteriormentela loro macchina.

Dopo molte modifiche, il robotrisultante di solito non assomrglia più

ai suoi predecessori, se non in qualche

parte del nome.

Così, PicTazo è il quarto fratellodella famiglia Tazo. Prima dt lui nac-

orroro C)neTazn TrashTazo e One

Tazo ll, che sono stati cambiati sia

nella struttura che nel microcontrollerche li governa.Aspetto esterno del flCTAZO

Aspetto del flCTAZO con tl coperchio alzato, per permettere la vista dell'interno

ffi*er*vefuwÉ#sw

qTffiEJTEIJft.E

*[t" +4E{ffi m#. *EVisto da fuori sembra un veicologiocattolo. L'involucro di legnonasconde la sua struttura interna,a cui si accede facilmente, grazie

ad un meccanismo a cerniera.

Questa struttura e disegnata,tagliata e dipinta a mano, essendofatta su misura.

Anche se non è un microrobotcommerciale, una volta sollevata la

parte superiore che funge dacoperchio, troviamo una scheda dirontrollo rhp fa n,rrtc di un model-lo di microrobot commerciale, la

Msx84.

Con essa si controlla il motoredi trazione che e utilizzato per il

movimento della macchina.Dato che la scheda MsxB4 puo

gestire contemporaneamente due

Koldo e Sergio, creatori del PICTAZO,

mostrano la loro opera, prima del concorso; ancora non sapevano ciò che li aspettava

motori a corrente continua, oltre al motore di trazio-ne controlla anche il secondo motore, che meorantela rotazione di un asse, permette al microrobot di

effettùare curve oltre il limite dei 90", sino a percor-rere traiettorie ad anqoro acuro.

ll .=+l3Ti:ÈFÈÌ, :{ S*ru;qil}Sì1=

*: :F,1 i:gÉ]{:àÌ-èi'È1,'8.è *g i*fllEtrl=Lt=+I due motori sono di tipo FUTABA 53003, modificati per

la rotazione di 360", e con sensori a infrarossi. Grazie aloro e al programma che li controlla, si puo scegliere se far

Fotografia della scheda di controllo progettata specificamenteper mettere in grado il microrobot di percorrere le curve strette

#*es*e+fu+È$**e

percorrere al microrobot tutte le biforca-zioni che si presentano a destra o a sini-.+"- . .^-^^^l- ^l^ll- l^++,,.- ;^i-i-l^ .^-)tlo, d )cLUt tud ucild tELtutd il |Ltótc, tcó-

lizzala al momento di posizionare il

microrobot sulla linea. In un primomomento rl microrobot fu progettatocon tre motori, due di movimento e unodi nirn nar nlo<rn <i nancn -.-1 "^.PLr YuLr.u Jr Pqt t)w 6u uIo.^-^^,1- .-l-^-t^,^^r;-)qLU' luq )!r rquq, tuat :ZAIò SU mlSUfa,rho nnrrprn:rtz il lorzo m.ìt^ré nrrolln di

fl rn Oon, srhod: fr rn7j613y6 coî Un

Pl(- indinpndonto Dnnn mnlto nrnrio <i

e snt rho ci nntev:nn r;onrtinnora :rrovoinr t-à qr r nicto <amnliri rnrioro <r r nicto

nirrslrpttp p rontnrîp eonveniva riduffel: volnriti nar n^n rr<riro nli nic+: qi

accoppio un regolatore di velocità alla

seconda scheda e si tolse uno der moto-ri di movimento. In ogni caso la regola-

zione della velocita deve essere fattamanualmente, tramite un potenziome-

tro, prima di iniziare la prova.

lrillrllf lr,rrrrrrrrrìllÌÌÀ+wzraaarw..-

si trasforma in praticohi ha detto che all'università si

\/A solo ner sîrrdiare? Fortu-nat:mtrnte rrrpsto non e del

tutto vero, dato che sono sem-nre niir nrmerosp le assoctazto-

Quando il ludico

ni rho ne<rnno d: o nor oli ctlrdtrntr arl<l

^-,,i^-^,r^ -,,rr- D^+^ abbiamo incontratoìtúvt9ottuu )uilo r\qLq (

drro di nr o<te :c<nri,a7i^ni rho ri nnc<a\nal

<o4riro dr acomnin q,; +..++a Ànll'r.c^rir)crvilE uc q)Errvrw. Jr UdLLd UCll d))uLld-

zione AESS di studenti della ScuolaTornir: Srrnorinro di lnnpnncri,a c dcllpJuf/rr rvl

Telecomunicazioni di Barcellona (ETSETB),

e il gruppo di robotica EUPMT

dell'Università Politecnica di Catalunia(UPC). Entrambi i gruppi, formati intera-mente da studenti, nascono con l'obìetti-vo di divulgare il mondo della roboticanella comunità universitaria e dimostrarerhe qi nn<<nn.\ nórrp in nr:tir: le ronn-,," Y",

w

ll Gran Kajuna si prepara ad un concorso di Sumo.

<.on7o :rnrricito in rnr<i di tinn forniro-urYv,J, LL

sripntif iro Per orreslo si comincìa con

corsi di inizializzazione per porre ìn

marcia i prini robot mobili, che evol-

vendosi diventano inseguitori comeDinamita o lottatori di Sumo come il

Gr:n K:irrn: Porn nlîro : nrrocto tini-.no :nana cp naao<<:rié rnmnotizionr

ne troviamo altre la cui utilita potenzia-la o nir'r rho rrn: mor; I j;p65{faZiOne.

*1TTC! -qs€i i èilH*1r

E L ffi ,€il F"* fC* #*T S il +€ #qÈ-ffi *-€€#.

Le sue applrcazioni sono molto varie; d

-^r+^ n^ .+rr^+^ ^^-.tndO alC_ne ren-LCi LU I rC )LOTELC PCr r)O

-.^ lannnta nr ac+a r,6[p Nlnnn<r:ntotlC lC99CLC VUtr)tE | 9llc. l!vrrvJLo Lc

questo, Atlila e apoena nato e per il

momento ha solo rmparato a cammrna-Micrarobot inseguitore Dinamita, vincitore di numeroi concorst

*eee*se*sE # ##*e€#trs$

Attib, il microrobot semovente, muove i suoi pimi passt

re, non e stato pensato per nessuna funzione concre-ta. Però, occorre dire che rnette molto impegno nel

suo lavoro, perche per muovere le sue sei gambe, uti-lizza niente meno che sei m crocontroller PlC, oltre airirrlìIi rnmnlomont:ri Oonrrn: dpllo n:mhe nnq<ipdov! 'L yu'

diverse articolazioni, che permettono al mtcrorobotnon solo di muoversi, grazie alla corretta coordinazìo-ne nel movimento dei motori, ma-^-h^,.1i .-ti"^ ^ .-^^A^"^ t^ ---t^dttLltE ut )diltc c )LEttuctc tc )tdtc.

'" ,;Ik: """ "'*"r.'In alcuni casi, l'utilita di un concor-<o o t:lo rho lp imnroco nriri:lo n lnstesso comune della città, come in

questo caso, offrono il premio al

vincitore. ll concorso Robinet vuolesimulare un robot che pulisce losporco di una superficie di piu di

4 metri quadrati all'interno di unrorintn rhirr<n Por r:nnro<ont:ro ln

sporco sr sparge flso In modouniforme, e si collocano arcunr osla-

coli di diverse forme e dimensioni per simulare i mobi-li di un'abitazione. L'obiettivo è raccogliere la massimaquantita di riso in un determinato tempo. ll 'iso rac-

colto si puo immagazzinare all'nterno del robot, odpnosif:ro in rrn con{gnitore Che ha la funzione di

bidone della spazzatura, e che permette di guadagna-re un maggior numero di punti. Per identificare questi

Rohinot nrdAniTTÀtÒ

ner I'assoe iazianc AFSS p un concorsonrattrn nlfro rha lt

'r"lírn

contenitori, differenziandoli dalresto denli nnnetti si monta Un

emettitore di infrarossi, che emetteimpulsi a una frequenza nota. ll pro-

cesso è realizzafo in diverse abitazio-ni, di difficolta crescente, e varievolte in ognuna di esse. Le abitazro-ni possono avere angoli non retti,pareti curve e persino oggetti mobi-li. I robot devono avere un peso infe-riore ai 4 chili e anche se non ci sonolimiti per la dimensione, puo essere

un fattore decisivo al momento di

muoversi fra gli ostacoli del terrenoÀi ninrn

$+eeeee€ryÉ €F €#*sstrs#

$

,:l

.l.!

'ììÌ

=;=.:

Modetti di microrobot:it flcLoPE

rclope è il nostro microro-

bot vigilante, e deve i suo

^nmp :l f:'-o rho nn<,.,iede

un solo occhio, pero che''occhiol L appl caz,one pe'

.r a +:+^ noa<:ln o nrro i: d norrnr-Pr Ju(v r Yu! u

rere una camera nelìa quaìe non c'e

nessuno, e avvisare quando r vela

qua che movLmento, il che potrebbec nni'r:rp ' .oreqq,n di un inrr-so. Se

cambiamo ' ntruso con una pa1la, e

camb amo anche 'azrone da reai zza-

re, il microrobot si puo convertire rn un

caic atore, che r ncorre la palìa ogn.rnlt; rtre l,a ' edp Si nossono Oensare d

un'infinità drapplìcazion che uti zz no

le telccare'e; ne seg.re't paragrafi

descrrve;'emo le parti di cui è compo-ctó n rpqta mrrrnrnhof

t.,,',:t'.""''''

La struttura è stata l'ultrma parte ad

essere costruita, dopo aver verìficato

a dimensione delle schede che dove-

.a contere'e e dopo dve" pe^salo a -,- no(i ione che r1o,e' 3 dvefe ld te C-

^-.- ^--^.^ ^{+--.,--tr- ,ce^te.Fra^e-cessar u u- 'naLerra,e f ess o e, 'ac le

da àvo'a'o e solido al o stesso terpo,pe" questo e sLaro sceito PVC, che e

-^,1^t .h, ^ -^,-.1i.^+^i,UUer aU t ilULj a tLc -^ PnOl llOU-

;Ì' ae e urn saldatore pe' a pdsTCa.. ^.r+^ ^^-r^"i^r^ ^ --o pa"c pJ)rcrlt,t'c e InOO e, pe'pe'-

rnettere un faciie accesso alla scheda

o co^l"o o, che e sostenuLa da ,^ Le-

a o estraibile.

il s stema e controliato medrante un

P C 16FBi6, f ratel o maggrore del no-

:

,) rr tt '-rla e lana t D -u(:! up

Scheda or contrr-tllc-; clel rrttcroroaoi

stro PIC 16F84 Questo microcontroller è

stato scelto principalmente per le nume-rose linee di ingresso/uscita di cui dispo-ne Tramite nrtrqta s,rheda si controllanor motori, il circuito dei sensori e le comu-nicazioni con il computer.

I motori sono gestiti con dei comunidriver 12938; i sensori sono di tipo ad ul-trasuoni, posizionati sul davanti e si uti-lizzano unicamente per l'algoritmo di in-spnrimpnto |: rnmrypi6azione con il

arìmnlrf or <i ro:liz72 trtmttn rî^i^+r^LvrrrvurLr LlClllltC lóUlUllC-

quenza. La scheda di controllo ha il com-pito di determinare quali dati si devonotrasmettere, e di elaborare quelli ricevuti.

gg= S*FTWERtr *g fl#F€€R*LL#Possiamo parlare di due programmi ben

differenziati: da una parte c'è il softwaredel microrobot, che ha il compito di per-

correre il recinto senza sbattere contro le

lmmagine della telecamera utilizzata dal Ciclope

e# *'? Ai ru Efl AEg# # tr F'* A{ ffi * ffi * ffi *g- *{La comunicazione fra il microrobot e il computer, si rea-

lizza mediante dei moduli a radiofreouenza. Sono ne-

cessari un modulo trasmettitore e uno ricevitore. Quelliulilizzali sono della ditta Telecontrolli, e sono commer-cializzali dalla Microsystem Engineering, come dueschede indipendenti. L'emettitore riceve l'informazionevia RS-232 e la codifica per inviarla ad una frequenzanormalizzafa di 433 9 MHz. Da parte sua il ricevitore ri-ceve alla stessa frequenza e decodifica quanto ricevutoin formato digitale, e lo rende disponibile via RS-232.

Entrambe le schede f unzionano con microcontrollerPIC.

pareti, cercando di coprire tutta la superficie, ulilizzan-do un algoritmo che non necessita di una precedente

conoscenza del posto, inoltre c'è la telecamera, che si

muoverà e trasmetterà le informazioni al computer.Dall'altra parte, il programma del computer riceverà le

informazioni del microrobot, le mostrerà tramite video,e permetterà di realizzare un inseguimento manuale oautomatico. Nel caso si scelga l'opzione automatica,quando l'algoritmo di elaborazione dell'immagine rive-

la un movimento si attiva un allarme. Se rl processo è

manuale, un vigilante potrà immettere parametri me-diante la tastiera, per gestire la posizione del microro-bot e della telecamera; in questo modo il microrobot si

converte in una specie di automobile telecomandatacon sopra una telecamera.

t'#TilHg* *HL flE{L*Fffi:t-& TtrLflt&#€gffi&La telecamera scelta e una CMOS/B-N/AD-5603 Que-sta telecamera, di dimensionr ridotte, ha un'uscita ana-logica e una digitale, e puo fornire le informazioni inentrambi i formati. Le sue caratteristiche, grazie al chipprogrammabile che possiede, includono un modo di

lettura e divelocità selezionabile e una regolazione del-la dimensione dell'immagine. Per accedere ai dati del

video o configurare queste caratteristiche, dobbiamoleggere o scrivere come faremmo per una memoriaSRAM,

&€$sres*fues$ee

Moduli a radiofrequenza utilizzati dal Ciclope

Prova tibera

c le nrove di insonrrimento.''|,'sono caratte rizzale dall'altariplorit: p nrrollp di sr rrpg l3rn: nntarrnla n^ian71 l^utto rrvLEVvtE PwLEtt4o/ tc

prove libere si distinguono^^. l. ^..^...J^ {r^+-.i...1^i ^-"i^-i^-^Ptrr ro 9roIuE rorto)rc ucr pdt LcLtpd|-

ti Gli ocomni cnnn mnìti o mnltn v:ri"Y' '"'

in quesra sezione ne riporteremo

!:lill*Fj=i*ts'+là!f:qrq:!l[

Microrobot tnterattivo costruito per giocare a pallacanestro.

Assistente di golfche riporta la palla quando si fa la buca

alcunr che abbiamo incontrato in dif-ferenti concorsi.

l\lnn rì <.nnn ronnlo d: conrrire e v:li-do qualsiasi materiale, dimensione oi-l^- -^^1,--r- t,^l-,i^++roea appilcaIa. Lo0telltvo e convtnce-re una giuria che il microrobot presen-r:tn e il minlinro Por_. ,,, 'tusctre In que-sfo di solilo si disnons di tre minutinei quali si deve spiegare come fun-ziona l':nnlieazione e'are una dimo-strazione oratica, I membri della giuriaclassificheranno onni microrobotsecondo una scala accettata dall'orga-nizzazione, e la somma dei punti tota-li formerà la classifica dei finalisti.

Dato che non ci sono norme spe-

cifiche le funzioni della giuria sonosoggettive e a volte difficili: possono

ir i:l:i !ri-l=ii.':,= i t-li:'ijlj 1.i:i:F'. i=.i...È i:i:= t :1,-i

*

.i: .

-+:tiè;È+;! '''-.

Microrobot gru per il trasporto di materiali

3 fuEÈ?" afÉ tj* g,b.+ì"+ F+ #E

Anrhe sp i romniti a rr ri si dedica un

microrobot necessitano di menonofonz: di nrrplli roalizzali da un

robot industriale, il programma di

rnntrollo ner azioni medesime è

simile Nella fotografia a lato vedia-

no un microrobot gru.

Questo microrobot e capace di

raccogliere del materiale e portarlo-r- , ,^ ^^.+^ -^l ,,^ -r+.O, La StfUttU_uo ut I Pw)Lw ou ur I orLl

ra è originale e utile alìo stesso

tempo, dato che combina pezzi dil\,4orr:nn o di lonn Nr^+^+^ -L^ r^rvrELlqr rv q ur Lqyu. r',lULd LC Lì lC ltlruote sono due CD.

- : " " "":

Vi sono casi in cui la presenza di un

dare più importanza al progetto, alla complessita appa-

rente, all'utilita o a qualsiasi dettaglio che richiami l'at-tenzione. ll rìsultato pertanto, è incerto sino alla fine.

*E*{#g 3#Til##$5S*éT"gUn'area in cui i microrobot hanno molte possibilita e

quellà dei piccoli giochi interattivi, come quella cherannresenta il microrct r- ^^rr^--^^;tro della,,-, -, JUUL pCr rd pdildLdrcì

f otog raf ia.

L'essenza del programma è semplice, però conrrn'ida: nrinin:lo o rrn nr^nottrlmnlin han oconrritn

ll microrobot si allontana pro-gressivamente dalla posizione origi-nale, man mano che il giocatoredivont: a(nart^ ll nrrntonnin oLJVL' rv,

mn<tr:tn <rr drro flicnllr r 7 can| | rvJLr u Lv ru uuL vrJPlOy C / )C9-

menti.| : strrrttrrra del nrosslmo mtcro-

robot e fondamentale per mostrare

il suo funzionamento.5i tratta di un minicampo da golf

che, come nel caso precedente, e

mnhile ll oiocatore deve cercare di

--^d:ro l: n:llin: in httr: norallllCl IUOIE lO Pqlllllq lr' uuLu,

come in un vero campo da golf,do\i o nni :nd:ra A raat tna(Ara r: n:r-linl nrrocin mirrnrnh.+ l- -:^--+- l^ilr ro, 9uqJLw rr ilL, vrvuUt ld I lf,,U1 Ld Ud

solo. La complessita aumenta con

l'allontanamento della buca.

pilota è inutile, e tutto il carico del-

l'applicazione ricade sul programma.

Questo succede anche nell'esempio seguente. Alla

struttura base è stato solo aggiunto un dispositivo chia-mr+n cnlnnniÀn .1^1.o di :ftir:ro n rocnimalo Sorenoroe, cdpa-, --tr,ngere un

attuatore per colpire una palla. Senza dubbio il pro-

gramma e complesso, dato che ogni microrobot gioca

in un ruolo differente e diverso daglialtria seconda che

sia un attaccante, un difensore, un portiere, ecc. La

prova consiste nel d mostrare l'abilita in una partita di

ca lcto.

f r+r;+=;:È+'li É i;.'Érr:ir+i{+:;:-É I

Gli algoitmi sono il punto forte di questi gtocatori di calcio

t

I|' generatore di mappe

n questo caso il protagonìsta non è un robot, ma

un'aoolicazione relativa alla microrobotica. Il

programma che presentiamo ha come obiettivoelaborare una mappa, partendo dalle informa-zioni raccolte da un mìcrorobot che esplora un

recinto; in più permette di realizzare una simulazione,npr vederp cosa sucrederebbe nel caso in cui si cam-

biasse la struttura del recinto.

R&{il#t€e #H3 ffi&Ts

Supponiamo un'area divisa in 5x5 quadrati, che il

mìcrorobot cercherà di percorrere secondo le frecce

della figura. ll microrobot dovrà essere equipaggiatocon sensorì situati nella parte anteriore, per rilevare gli

ostacoli che ìncontrerà lungo il suo percorso e quando

ne entrerà in contatto, memorizzerà la posizione in cui

si trovano e li schiverà. Sono previsti due tipi di ostaco-

li: sedie e tavoli. I tavolr potranno essere collocati in

senso orizzontale e verticale. Come restrìzione deve

esserci almeno un quadrato libero fra un ostacolo e l'al-

tro e la posizione 1-1 non deve contenere ostacoli, dato

che è ouella di inìzio.

#Hrugffi&Ex#rug #TL FSLN GX PffiRfl#ffis*FgR Et e*g{R*R*ffi*Ell microrobot, durante il suo percorso memorizzera le

posizioni degliostacoli incon-tr:ti nr ro<to in

-^^,,,+^ -ar-^>c9urL\J )dr dr r-

no trasformatein un file comenrrolln dpll: fi-gura a lato. ll

filo <i dovo lon-

gere dal basso

verso l'alto;ogni ostacolo si

'"YY'con 4 digit: i

primi due indi-

Percorso che tentadi seguire il microrobot

tr# % +

J

trF&Rr$

*FOs.l-l t- & #

Microrobot che percorre Ìl recinto

ft Eoeè E!È 3

$ o"***zt

l---à tt"toni**r*

l--; m*i*rs

F--ì sèúa

F--l P6i*ft$l

F--+ r"*t"*tt*

File generato dopo aver percorso l'abitazione

cano iltipo diostacolo, e isuccessivi le coordinate della

oosizione di inizio dell'ostacolo.ll file deve essere trasferito sul PC per essere simu-

lato.

grugR***JxH*rutr #g UFt fl39-H

tr#ffi t& sgtu?{"$ E-èag*$*fUn'altra opzione consiste nel generare un file per gene-

rarlo successivamente sul computer. Invece di far per-

correre al robot l'abitazione, si realizza la simulazione in

*meem*ryE * *effi*erys*

lnserimento delle coordinate deqli ostacoli

Passo 4 della simulazione

base ai dati sui possibili ostacoli che potrebbe incontra-re il microrobot, e che venqono introdotti direttamentedalla tastiera.

I'intarf zrcis ò rinnrf :t: nall: fin'rr: a frrmi+n ^..-L rrVvr toLq rlEllo ll9ulor c tlOIlllLC C))d,

in un modo semplice, si introducono le coordinate e I

Passo 2 della simulazione

**ee*m#rG * €eses#trs#

Passo 1 della simulazione

tipi di oggetti: queste informazioni sono rappresentatein modo grafico.

$g$-€#ile*g#ru il #ill Ffl ffif,tr#$#*il1 F.€g{ffi#ffi##*g

Quando si ha a disposizione il file di riferimento per gli

ostacoli, indipendentemente dal modo in cui lo si èottenuto, si puo iniziare la simulazione.

falgoritmo è mostrato in differenti sequenze di una

simulazione. All'inizio il microrobot parte dalla posizio-

ne 1-1 e va avanti.

Quando il microrobot trova un ostacolo, awisa del-l'accaduto e lo evita sulla destra, a seconda della sua

posizione in quel momento, cercando poi di ritornaresulla colonna dove stava. I successivi ostacoli obblighe-ranno il microrobot a passare su posizioni già percorse,

in modo da fargli esplorare tutta la superficie dell'abi-tazione.

Le frecce indicano il percorso, e i cambi di direzionesono segnatr con numen.

Passo 3 della simulazrone

Verso un unico concorso

La corsa dei velocisti è un insequimento fra i microrobot

all'apparizione dei primi microrobot nei dif-ferenti paesi, è passato molto tempo. Si ini-zià ran rnhnl i rli nozzi or:nn di l onn o

venivano ulilizzali a scopo di ricerca, segui-

rono robot specializzati in inseguimento e

dopo arrivarono i terrrbili lottatori dì sumo. Anche se

spesso sono ìe grandi aziende che per prime svolgono

ricerche e progrediscono in questo tipo di tecnologie,l'estensione al grande pubblico di solito arriva per mano

degli appassionati, i quali organizzano seminari e con-

corsi per diffondere qJeste tecnologie.

L* SF$ET# &?Y#&L# ffiHLL&r4gilffi#ffi*#*Tge&Anche se il lavoro realizzalo dalle associazioni di appas-

sionati gode di un aìto gradimento. sempre più di fre-quente le università e i centri dì formazione professìo-

naìe si uniscono alì'iniziativa. In questi casi l'idea non è

limitata a un semplice incontro di microrobot, ma ci si

organizza per conseguire obiettivi quaìi stimolare lo svi-

luppo dei microrobot fra studenti di campi affini, pro-

muovere la creazione di forum di discussione a cui 0ar-

tecipino specialisti, siano essi universitari, di aziende

*pe**m*rE e tr#ffi€*r€g

n={:U'5 5;" ="-'+"È à3 Lf; J:i 3É:i:C :-1ié i-l ilAnrhe sp la m:nnior narte delle associazionicorca d,i <pnrriro lo stosco rannlo ^'rnenizzsra

i concorsi di mrcrorobotica non è semprefacile. ll materiale delle prove di inseguimen-to non e sempre lo stesso, ne il numero, ne

la complessita delle piste, i tempi delle lottedi sumo, o le considerazioni a cui arrivano i

giurati nelle prove libere. ll tempo e lo sfor-zo cho rirhiedo l: nron:r:zinno di rrn .^n-corso annuale a Iivello nazionale rappresen-t: rrn h:nÀir1^ Àa .^nqidorAra n1r n^n nar-Lo ur I llclluìLoP uC LUlrJrv!ru'L, pLr rrvrr pullare dei mezzi, sia tecnici che umani, e delleinfrastrutrure, o delle spese che comporta

partecipare a tuttt I concorsi.Tr lîîo orresto fa sl chp i con-corsi non siano del tuttoimparziali nella loro esecu-zione l'omooeneita delleronnlo eloi nir rr:fi a rlairsyvrE/ uqr 9ruroLr c urlmateriali, la rotazione deillonhi dovp si roalizT1vg i

concorsi annuali, l'unionedelle forze nell' or ganizzazio-

ne e nella creazione dr nuoveidee. darà vita senza dubbio a un incontro di maqqiorqualita, rispetto a quelli esistenti. Diverse universitastanno gia parlando di questa possibilita, che speria-m^ \/Òn^a ra:liz-:1-r in hrOyO tOmn1.1lllV VEf l9O IEAIILLOIO ll I urL v!

I microrobot devonoriconoscere l'ambtente per uscire dal labirinto

oppure dì centri di ricerca. Vengono presentati gli ulti-mi sviluppi e si cerca di avvicinare agli studi corrispon-denti studenti non universitari, ambienti industriali enrrhhlirn in nonoro ltlall: n'^,,.

^i ',^l^.i+ì l: nic+: ÀpuuuilLv il r yq rErE. r\Eilo ptvvo ut vctuLt Ld td pt)Ld cconn:+r rnn elrro linoa n:r:llala ll)syr roro Lvr I uuq ilr rqq vor oilgtE. tl

rirrr tito nossiede linpe rette e curvecon un raggio minimo molto limita-to. In ogni prova competono duerobot che iniziano in un punton nnA<+^ eJol rirrr ritn o- gtrano Inse-orrendosi \/inrp la nrova il robotche raggiunge il concorrente. Nellaprova del labirinto i robot devonotrovare l'uscita da un labirinto di

4x4 m. con vie da 40 cm. di lar-ahozzs ll vinritnro c:r.à nrrolln rho

riuscirà a uscire dal labirinto nel

minor îemno nossibile. Essendo

organizzali da professori, hanno il

vantaggio di contare sulla collabo-razione del centro per tutto quelloche riguarda il livello strutturale, e

di diverse ditte, inclusi t mezziaudio-visivi, che fanno eco all'evento.

ll materiale delle piste di inseguimento, tra le altrecose, fa si che i concorsi non siano imparziali.

#*eql+*reÉc"É c...1,.44,.. 1r., t. 111: t:11.l:.. t.i 1...........j.1....i.i.i.i...1...i1.11111

€q+EÈ#sFH'',%E

Hexapodo

@!&t#.@

Microrobot hexapodo, capace di controllare tutte le sue gambe in modo indrpendente e con vari angoli di libertà

exanodo deve il slro nome al caratterìsticomndn rho h: di <nn<t:r<i nor il nrr:lo rrti-lizzz <ai n:mho Anrho qtr nró cpmhr:ro

un'idea innovativa, gia da diversi annì esi-

stono dei centri di ricerca, come l'lstitutodi Tecnologia del Massachussetts (MlT), che si dedtca-

no alla costruzione di simili microrobot per, ad esem-pio, lo studio del movimento e il comportamentodpnli insptti Srrl mpr--t^ ^^^^:-*^ .-^ '^re diverseuqyil ilrJsLLr. Jur 'rrsrLdLU PU))ldllìU LIUVd

case che fabbricano kit di costruzione di microrobotdi questo tipo, da quando nel 1994 fu pubbltcato un

articolo di Gary Malolepsy che lancio l'idea. In questo

capitolo ci riferiremo al principio da cui partirono

molli di essi

H gs€*T#ffigr #HÈÈgffieE*Rs #€ f*€#E*E*-1trruY*

Anche se ì microrobot come hexapodo oossiedonodiversi motori per controllare ognuna delle gambe in

6#ffi##trS$Eresepe$w# c

modo indipendente, e avere così più libertà di movi-mento, noi faremo riferimento al microrobot piusemplice all'interno di questa categoria, controllatocon soli tre motori, o meglio tre servomotori sempli-ci. I movimenti che dovranno eseguire le gambe dihexapodo non richiedono che il servomotore giriliberamente a 360", quindi la logica che gia incorpo-ra, non solo non ci disturba, ma ci aiuta nel nostrocompito.

Per controllare sei gambe con tre motori bisognapartire da una struttura speciale, e un metodo chia-mato dei triangoli alternati. In questo modo unmotore si dedicherà a muovere le gambe anteriori e

posteriori di un lato, l'altro muoverà i piedini cen-trali, e il terzo quelli davanti e dietro dell'altro lato.Per fare in modo che le gambe si muovano in cop-pia con un unico motore, si uniscono meotanre unasse. ll microrobot in ogni istante avrà posate al

suolo le gambe anteriori e posteriori di un lato equella centrale dell'altro.

Sfr N FP*E #g FL$ FéHg#ru&ffi #FéE*ll movimento di ognuno dei motori è semplice, datoche utilizzando la logica del servomotore, sara suffi-

Schema della strutturadi un microrobot hexapodo semplice

crente conosce-re la duratadegli impulsi da

invrare al moto-ra nor nffanara

una posrzrone ou n'a ltra su ll'as-se. Comunqueim posta re il

movimento dei

tre motori per

olîenere spo-stamenti in avanti, indietro, a sinistra e a destra, non è

così semplice. Per ottenere i vari movimenti, le gambecentrali si muovono in modo che ne rimanga appog-giata al suolo solamente una per volta; così, ad esem-pio, per fare un passo in avanti si dovrà appoggiare lan:mh: eantrelo r{ocfr: .li .^nc^^"^^-.yor ruo Lqrru orE utr)Lf d, Ul COf l5egUenZa VengOnOappoggiati anche i due laterali di sinistra.

Questi ultimi vengono successivamente arretrati,nel momento in cui si portano avanti i laterali di destra.

Quindi si muovono nuovamente le gambe centrali, perappoggiare quella disjnistra e i laterali didestra. A que-sto punto si ripete la sequenza dall'inizio. Nello schemadella figura è rappresentato il movimento in avanrt e ta

$*eesar*w# * *ffiffi##trs$

gec

Posizione dell'assedei servomotori a seconda del treno di impulsi inviato

rotazione destra, anche se quest'ultima è piu difficile da

intuire sulla carta. Un microrobot hexapodo 0uò realiz-zare le stesse funzioni di un microrobot che sr muovecon le ruote, con la differenza che il movimento sarà oiùlento, per cui non ci converrà ulilizzarlo, ad esempio,come robot inseguitore.

MOVIAAENTO]N AVANIT

GIROA DTSIRA

- .t:;2.

\111]:i.t::::lL:1,,

-{f t9991*,,c.1[B,i-L-l,l APPOGGIA GAMBE I,3,5RITRAE GAMBE I,3RIIRAE GAMBE 4. ó

AVANZAGAMBE I,3AVANZA GAMBE 4. ó

AVANZA GAMBE I,3RITRAE GAMBE 4. ó

APPOGGIA GAMBE ì,3,5

APPOGGIA GAMBE 2,4,6

Schema dei movimenti in avanti e verso destra del microrobot

Preparazionedi una prova

Diversi microrobots competono in una prova ad ostacoli

nche se i concorsi di mìcrorobot tendono a

essere senpre piu omogenei, permettendoche lo stesso robot possa presentarsi a di-versi concorsi senza cambìare la sua strut-tura e il suo programma, e frequente riser-

vare prove di carattere interno, che aggrungono varietà

ai concorsi e li fanno diventare unici. Vedremo ora una

diqueste prove, quella a ostacoli, e cio che bisogna pre-^---'-i - {--^ -r -^-^nto dì introdurre in un concorsoPOrOr)r c ìorc cr rf rwrrE

una prova nuova.

*ffiggT?Hv* *iLL& ra*v& &# #SYAC*LSDopo aver pensato al tipo dr prova che si vuole realizza-

re, dobbiamo determinare quale sarà l'obiettivo, rn altreparole che cosa dovranno fare i microrobot per vincere

la prova, e se esiste qualche tipo di limitazione, prove

precedenti, modo dr realizzare la prova, ecc. Uobiettivo

di un microrobot preparato per una prova a ostacoli è

seguire una traccia per arrivare a una meta, schivandolungo il percorso gli ostacoli che incontrerà. Vincerà il

microrobot che impiegherà il minor tempo o, nel casoAt ^.-t .t^.-- rÀ lrrivar^ -ll. {i^^ nrrelln rhollC))UllU Ul C))l llC)LO CU clllVOlC dllO llllCr tlu!ilv !r L

percorrerà maggiore spazio. A seconda del numero dei

microrobot iscritti, la gara sarà divisa in sezioni, con di-

versi microrobot in ognuna di esse; i due finalisti misu-

reranno la loro f orza in una gara finale Questa e l'op-zione piu interessante dato che, in ogni momento, ci

sono in pista almeno due microrobot, il che aumentaI'intoro<co qi nntrohhn", ilrLLrLrJL, Jr pvLrLUUtlU pClU lCdllZZO'C dllLllC pIUVC

consecutive a cui partecipa solo un microrobot alla vol-

$*ee***ry€ * €*ffi€@trsg

tecr0antr 0erpermerrere

loro di preparare gli algoritmi piu adatti alla prova.

13ffi €EAAg*rug #*LLA PR#HEUna volta individuata la prova e l'obiettivo di questa,

dobbiamo determinare che cosa si puo fare e quali so-no lp cnsp nroihite F'neressario nrevedere idiversiscenari che si potrebbero produrre durante lo svolgi-

r.nio della prova, per non lasciare nulla all'rmprovvr-

sazione; il miglior modo di tenere conto della maggio-

teffi&TT-gffigsFE{ffi € #ffi a_Le FXS?Fqffig Gg#{* ffi gsHH f,4gflR*R*ffi*ECosì come abbiamo fatto per determinare le regole del

gioco, e necessario chiarire ìe caratteristiche dello spa-

zio dove si realizzerà la prova, e se i microrobot dovran-

no avere dei requisiti particolari per poter partecipare. ll

materiale che costituisce il fondo del terreno di gioco e

molto importante, perché farà sì che le ruote possano

avere aderenza oppure slittino facilmente, o possano

scivolare e cambiare direzione. Al momento di fare il

programma, bisognerà anche tenere in conto il coloredella oista e delle sue oossibili linee di divisione e delimi-tazione. In una prova come quella a ostacoli, inoltre, bi-

sogna definire il colore e la dimensione di questi ultimi,oìtre alla separazione fra essi, in modo che i microrobotpossano scegliere se rivelare gli ostacoli senza entrare inrnnt:ttn rnn ac<i p :danrr:ro l: lnrn dimonsinno norL uvr:rusl

schivarli senza difficoltà. Prima di realizzare il concorsosi proveranno tutte le caratteristiche, tenendo conto in

modo particolare delle condizioni di luce che possono

alterare il funzionamento ottimale dei sensori, e con il

peso degli ostacoli che deve essere sufficiente perche

non si muovano al minimo contatto. Se sono state ìm-

poste lìmrtazioni al peso e alle dimensioni dei microro-

bot si procedera alla loro misura, e se si riterrà opportu-no si permetteranno alcune prove, precedenti alla gara,

ar concorrentr.

D i ffprpnt i tra ipttnri a r h p nosso n oessere seguite da un microroboL secondola límitazinní imnn<fè

ta, se non sl

dicnnno .li

spazro o se si

nro\/orlnnnY,-'.conflitti comelo scontro dei

microrobotÍra di loro.

Questa è

una decisio-ne cne Oevenrandorol/^"^.^i---I wr9otrLLo-

ztone. e checomuni--t^^.\ -: ^-"Lrcro dr vor-

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ranza degli rmprevistr, è

senz'altro realizzare in anti-cipo le prove in cui essi po-

trebbero manifestarsi. Co-sl ,ad psemnio npl raso di

- ^-+--^liuna prova a osracoil, po-

trebbe succedere che un

microrobot si scontri con-tro un altro, deviandolo co-

sì dalla sua traiettoria. Si

penalizza questa azione? Si

darà il permesso al concor-rente di riposizionarlo? Si

inizierà di nuovo? Una so-

luzione per questo caso si

potrebbe trovare aggiun-nonr-ln rrn: ronnl,r rho cno-

cifichi che i microrobot de-vono seguire una traietto-ria all'interno della carreg-giata, senza invadere quel-

ta contrafla.Prove precedenti alla realizzazione del concorso per verificare tl peso degli ostacoli.

@- Percorso pìir lorgo

Reslo oll'interno delìo suo pi$o

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