ROBOCUP JR ITALIA 2012 Riva del Garda (TN) aprile 2012

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1 ROBOCUP JR ITALIA 2012 Riva del Garda (TN) aprile 2012 REPORT DI DOCUMENTAZIONE DELLA SQUADRA Galileo Galilei s Robots and Mechanical Men Corporation del LICEO SCIENTIFICO GALILEO GALILEI VIALE BOLOGNINI, TRENTO

2 Galileo Galilei s Robots and Mechanical Men Corporation PARTECIPA ALLA GARA DI RESCUE A Istituto Liceo Scientifico G. Galilei di Trento Autori Giorgio Bonvicini Roberto Ciccarelli Luca Donini Jonathan Ezio Olandi Daniele Zancanella

3 CAP. 1 - DATI GENERALI COMPONENTI SQUADRA o Giorgio Bonvicini: nato a Trento il 23 maggio 1997 o Roberto Ciccarelli: nato a Trento il 18 maggio 1997 o Luca Donini: nato a Cles il 19 novembre 1996 o Jonathan Ezio Olandi: nato a Sondalo il 21 Aprile 1997 o Daniele Zancanella: nato a Trento il 25 novembre 1997 DOCENTE RESPONSABILE o Andrea Cristofori: nato il 15 Luglio 1963 ISTITUTO DI PROVENIENZA o Liceo Scientifico Galileo Galilei Trento CAP. 2 - DATI DI CONTESTO E MOTIVAZIONE La nostra squadra è nata dall iniziativa della scuola, dove abbiamo frequentato un corso di dieci lezioni tenute da Andrea Cristofori. Nelle lezioni abbiamo appreso il linguaggio di programmazione. Successivamente cinque tra i nove partecipanti hanno deciso di proseguire insieme a sviluppare nel dettaglio il programma di controllo di Nexus 6-NG al fine di partecipare alla competizione Rescue A della Robocup Jr che quest anno vede la sua fase finale proprio in Trentino, a Riva del Garda. I fallimenti e i successi si sono susseguiti ma la squadra non ha mollato mai! Abbiamo trovato affascinante la sfida di poter controllare un robot in un ambiente così complesso mediante i pochi semplici comandi del linguaggio e abbiamo cominciato a esplorare gli affascinanti mondi della programmazione e dell automazione. Nexus 6-NG ci è molto grato dell intelligenza che gli abbiamo dato anche se ancora dovrà crescere un po, insieme a noi, per competere alla pari con Roy Batty. Chi è Roy Batty? Se non lo sapete già, e si capisce allora che non la piace la fantascienza, lo scoprirete al prossimo paragrafo. 3

4 CAP. 3 NOME DEL ROBOT Abbiamo battezzato il nostro robot NEXUS 6-NG (dove NG sta per Next Generation ), in onore degli androidi protagonisti del film Blade Runner diretto da Ridley Scott e uscito nel Figura 1 - Roy Batty salva Deckard Questa scelta è dovuta al fatto che la trama del film richiama sia il percorso materiale che il robottino stesso deve superare, sia il nostro stesso cammino nel mondo dei robot. Nexus 6-NG deve evitare molti ostacoli per poi giungere nell ultima stanza, salvare la lattina e infine spegnersi: così nel film Roy Batty, un Nexus 6, salva il protagonista Deckard e poi muore perché, essendo un robot, ha una durata limitata. Anche il nostro robot ha avuto un atteggiamento quasi aggressivo nei nostri confronti, ribellandosi al volere di noi umani, i creatori : a volte, anzi spesso, sembrava non obbedire ai comandi, dandoci molto filo da torcere! Tuttavia alla fine siamo riusciti a domarlo. 4

5 CAP. 4 UNITÀ DI CONTROLLO Figura 2 - l'unità di controllo NXT La nostra unità di controllo è un brick NXT della LEGO come quello che mostra la figura precedente. Il brick può ricevere l'input da un massimo di quattro sensori e controlla fino a tre motori elettrici, attraverso cavi RJ12. Il "mattoncino" ha un display LCD monocromatico di 100x64 pixel e quattro bottoni che possono essere utilizzati per navigare l'interfaccia utente a menu gerarchici. Possiede anche un altoparlante che può riprodurre file sonori campionati a 8 khz. La corrente è fornita da una batteria ricaricabile Li-Ion di tensione nominale 7.2 volt. È inoltre dotato di un microprocessore centrale a 32-bit (256 KB flash memory, 64 KB RAM). CAP. 5 SENSORI Figura 3 - Il sensore a ultrasuoni Il nostro Nexus 6-NG è munito di ben otto sensori montati sul telaio in alluminio del robot. Per superare i limiti imposti dal brick NXT (come detto 4 IN e 3 OUT) abbiamo collegato due sensori in IN, e, sfruttando le limitate capacità di output di una porta IN, abbiamo collegato a questa il servomotore della pinza controllato da un apparato intermedio. Un ulteriore porta di IN è stata usata per raccogliere input da ben cinque sensori di tocco. Vediamo nel dettaglio l equipaggiamento. 1. Sensore di ultrasuoni: il classico modello della LEGO, ci ha dato vari problemi data la sua grande imprecisione; 2. Sensore di luce: sempre della LEGO, legge il valore di luminosità che 5

6 capta (da 1 a 100): 1 significa molto scuro, 100 molto chiaro; 3. Cinque sensori di tocco collegati in parallelo: di cui 4 sono di tocco normali mentre l ultimo è un pendolino costruito da noi, e serve per far capire al robot se è sulla rampa. I sensori hanno resistenze elettriche diverse: il microprocessore può quindi riconoscere quale sensore è attivo in base alla tensione rilevata. CAP. 6 ATTUATORI Figura 4 - il servomotore Lego 1. Due servomotori LEGO (in figura) i quali azionano due cingoli in gomma; 2. Una vite senza fine usata per far alzare la pinza: essa non è prodotta dalla LEGO, ma può essere controllata con comandi standard; 3. Un servomotore che fa aprire e chiudere la pinza: esso necessita, oltre che di una propria libreria, anche di un'alimentazione separata dal brick (4 batterie AA). CAP. 7 AMBIENTE DI SVILUPPO Il linguaggio che abbiamo utilizzato è l'nxc (Not exactly C). L IDE (Integrated Development Environment) utilizzato per lo sviluppo e il debug, è stato Bricx Command Center per Windows. Questo programma ci è stato consigliato dal docente come miglior ambiente di sviluppo per il nostro livello e per il tempo, molto breve, che avevamo a disposizione. 6

7 CAP. 8 IL PROGRAMMA SOFTWARE Il nostro programma è strutturato in varie subroutine; questo ci ha permesso di specializzare le nostre capacità cosicché ogni membro della squadra potesse dare il proprio contributo all opera finale. Le subroutine sono riunite nel task main() che continua ad analizzare la situazione presente attuando le varie soluzioni nelle diverse situazioni. 1. Segui_linea(): è basata sul sensore di luce; Nexus 6-NG va avanti finché vede nero, quando vede bianco gira a destra e poi a sinistra finché non ritrova il nero. Quando rincontra bianco gira prima dalla parte in cui ha trovato nero per l'ultima volta. 2. Gap(): quando trova bianco e gira in ambe direzioni ma non trova il nero, Nexus 6-NG sa di aver trovato un gap. Va quindi avanti di 20cm (dimensione massima del gap) poi cerca la linea a destra e a sinistra. 3. Ostacolo(): se il robot vede un ostacolo (con il sensore a ultrasuoni) lo aggira con movimenti di Rampa(): se il pendolino fa contatto, Nexus 6-NG sa di essere sulla rampa; avanza ignorando la linea nera e quando vede, mediante il sensore a ultrasuoni, la parete finale della rampa, sa di essere arrivato alla soglia della terza stanza dove cercherà e prenderà la lattina. 5. Prendi_lattina(): il robot entra nella terza stanza e, mediante una complessa procedura ( 1 ), individua la lattina, si dirige verso di essa e la prende, sollevandola. Infine cerca il piedistallo dove appoggiarla e, raggiuntolo, ve la deposita sana e salva. ( 1 ) Questa procedura è talmente innovativa che ne è in fase di deposito il brevetto internazionale; ci è quindi vietato rivelarne i contenuti. 7

8 INDICE CAP. 1 - DATI GENERALI... 3 CAP. 2 - DATI DI CONTESTO E MOTIVAZIONE... 3 CAP. 3 NOME DEL ROBOT... 4 CAP. 4 UNITÀ DI CONTROLLO... 5 CAP. 5 SENSORI... 5 CAP. 6 ATTUATORI... 6 CAP. 7 AMBIENTE DI SVILUPPO... 6 CAP. 8 IL PROGRAMMA SOFTWARE