May 7, 2016

Explorer

Sulla base delle esperienze del robot Ottobot e tenendo conto delle imperfezioni delle precedenti versioni del telaio è stato sviluppato uno nuovo telaio che potesse risolvere tutti
quei difetti che erano man mano apparsi, come il peso complessivo del robot e il difficile serraggio delle viti dei sensori infrarossi. Si iniziò quindi la progettazione del nuovo telaio usando un programma CAD di disegno meccanico (Solidworks) con i risultati visibili nelle figure successive.

Prima di tutto sono state cambiate le ruote e il ruotino. Le nuove ruote non avevano una camera d'aria ma una gomma rigida tale da assicurare un buona tenuta sul terreno, eliminando allo stesso tempo, possibili deformazioni dovute al peso. Il ruotino è stato sostituito con una "omniwheel" dando al robot la possibilità di poter, comunque, ruotare sul piano senza che la ruota si allineasse con le ruote motrici.

Il telaio è stato totalmente riprogettato definendo un sistema di piani modulari, su ciascuno di dei quali erano montati i vari componenti meccanici ed elettronici, i vari sensori erano incastrati e avvitati sulle pareti, aumentando così la solidità della struttura.

Sul primo livello, un piano di 6mm di PVC espanso di forma dodecagonale, erano montati i motori e il ruotino, con uno spazio per le batterie. Su questo piano erano presenti anche le schede di potenza, quali quelle di alimentazione e di controllo motori, vedi in figura successiva. Su questo livello erano anche stati predisposti un insieme di fori per poter aggiungere ulteriori sensori e/o componenti aggiuntivi, uno scasso frontale per la possibile aggiunta di sensori per il riconoscimento di linee sul pavimento e quattro fori per l'eventuale montaggio di un paraurti frontale onde evitare dannosi urti del robot con ostacoli.

Tra un livello e l'altro sono stati disposti sul bordo, dodici pannelli da 2mm di Poliver (materiale simile al Plexyglass), su sette dei quali sono stati incassati e avvitati con viti in nylon i sensori infrarossi; su un altro pannello sono stati montati tutta la pulsantiera e i jack di alimentazione per accendere o ricaricare il robot.

Con questa nuova configurazione l'altezza complessiva dei sensori infrarossi è diventata di 7cm da terra, recuperando centimetri utili per vedere ostacoli posti ad altezze più basse.

Il design del nuovo telaio in PVC espanso e Poliver, costituito da elementi dodecagonali per quanto riguarda i piani, e i pannelli laterali, entrambi senza angoli smussati (in figura i vari pannelli) assicurano il basso costo nella produzione del telaio con macchine CNC dando, allo stesso tempo, grande solidità alla struttura.

Sul secondo piano anch'esso PVC espanso tagliato in forma dodecagonale, sono state montate tutte le varie schede di controllo del robot, "Motion Control", "Navigation board" e la scheda di comunicazione. I vari piani sono fissati mediante un sistema di viti filettate e colonne in carbonio, tale sistema assicura maggiore resistenza agli urti involontari del robot, garantendo un peso minore rispetto a sistemi costituiti da colonne in ottone o acciaio.

Una volta assemblato, il nuovo telaio della piattaforma mobile (in figura) grazie al sistema di pannelli, fa si che i sensori sono disposti con maggiore solidità e sono collocati con maggiore simmetria all'interno della struttura. La scelta di rimuovere i sensori di contatto frontali ha permesso di ridurre il peso del robot complessivamente di 500g e con il sistema di colonne per il montaggio dei vari livelli si è assicurata la possibilità di aggiungere facilmente nuovi piani alla piattaforma mobile per l'aggiunta di nuova componentistica: i sensori ultrasonici, telecamere ed altro (una seconda figura frontale del robot).

La scelta della "omniwheel" al posto della "caster wheel" assicura alla piattaforma mobile maggiore stabilità statica senza comprometterne la facilità nei movimenti.

Il nome scelto per questo robot è "Explorer", ed è concepito per l'esplorazione in ambienti strutturati, quali ad esempio labirinti o simulazioni di ambienti complessi. Grazie alla costruzione del nuovo telaio e alla sua progettazione mediante CAD è stato possibile progettare il telaio affinché sia possibile produrlo in serie, senza che questo influisca sui costi.

SPECIFICHE

Qui di seguito sono raccolte le specifiche principali del robot, dalle dimensioni alla tipologia del robot.

Nome Explorer
Tipologia Differential Drive (tipo unicycle)
Dimensione D = 20cm (Diametro)
Valore prodotto circa 500€
Alimentazione Batterie al litio
Schede di controllo Motion board & Sensor board
Sensori di visione Sensori infrarossi & altri

NEL DETTAGLIO ...

Qui di seguito sono riportate che trattano più in dettaglio la struttura meccanica ed elettronica del robot. Clicca su uno di questi sticker per proseguire la lettura.

I LIVELLI

Come sono disposti i vari elementi del robot piano per piano. Dai motori fino ai sensori.

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