FIRST LEGO LEAGUE ITALIA MILANO 6-7 marzo Squadra FLL4: LICEO ROSMINI RELAZIONE TECNICA. TITOLO DEL PROGETTO: ipec

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1 FIRST LEGO LEAGUE ITALIA MILANO 6-7 marzo 2015 Squadra FLL4: LICEO ROSMINI RELAZIONE TECNICA TITOLO DEL PROGETTO: ipec MISSIONI Opening Doors Community Learning Using the right senses Remote Communication/ Learning Search Engine Sports Reverse Engineering Adapting to Changing Conditions Engagement PROGETTAZIONE MECCANICA Il robot possiede alcune caratteristiche fondamentali che sono state definite preventivamente a tavolino in fase di progettazione: Struttura robusta e compatta Ruote anteriori con trazione indipendente Sistema di rotazione posteriore e anteriore composta da quattro sfere d acciaio Dimensioni contenute Facilità di montaggio di eventuali appendici La realizzazione è partita progettando il robot con LDD (Lego Digital Designer), un programma che permette la realizzazione 3D di modelli Lego. Il robot è costituito da una struttura base e da appendici. La struttura base consiste in due ruote anteriori con trazione indipendente e di un sistema di rotazione posteriore e anteriore, costituito da quattro sfere d acciaio che stabilizzano la struttura e facilitano lo slittamento in curva del robot riducendo al minimo l attrito. L appendice principale consiste in un braccio robotico, realizzato in due versioni che variano solo per lunghezza e sono muniti di un arpione combinabile con altri pezzi per portare a termine le missioni. Due servomotori grandi

2 sono utilizzati per la trazione mentre altri due (di cui uno medio) sono impiegati nelle appendici. Il mattoncino intelligente EV3 è stato posizionato nella parte posteriore in modo da bilanciare il peso con le eventuali appendici poste nella parte frontale del robot. Il robot inoltre è stato costruito cercando di mantenere dimensioni ridotte ( 16,5 cm X 20,0 cm X 12,5 cm) e con una struttura solida. La struttura essendo piccola e compatta fa si che siano limitati e rapidi gli eventuali interventi di manutenzione. Il volume complessivo del robot con le appendici rimane contenuto e garantisce al robot agilità, velocità e potenza durante le manovre. Le appendici inoltre sono robuste e richiedono solo poco tempo per essere montate sulla struttura base. SENSORISTICA: Il robot utilizza: un sensore giroscopico, per avere alta precisione e maggior controllo nei frequenti cambi di direzione; questo è posizionato nella parte inferiore della struttura. due sensori di colore, utilizzati per orientarsi durante le manovre sfruttando le linee colorate del tappeto; sono posizionati nella parte anteriore a circa un centimetro da terra. PROGRAMMAZIONE E articolata in 3 distinti programmi che vengono eseguiti separatamente. Nella programmazione per orientarci sul campo e per avere allineamenti precisi abbiamo sfruttato sia il sensore giroscopico, sia i sensori di colore. Per la parte degli spostamenti abbiamo usato sia le rotazioni che i gradi; le rotazioni sono usate maggiormente per i tratti più lunghi invece i gradi li abbiamo utilizzati per piccoli movimenti molto precisi. Tutti i programmi sono dettagliatamente commentati. Gli allineamenti vengono svolti con l impostazione dei sensori su intensità di riflessione della luce. Per una programmazione più funzionale sono stati creati 4 blocchi personalizzati: 1. allineamento 2. allineamento ortogonale 3. rilevamento colore 4. giroscopio PROGRAMMA 1 Missioni: Opening Doors e Search Engine Il robot effettuata uno spostamento verso Nord, arrivato alla distanza predefinita dalla porta, abbassa il braccio per azionare la maniglia, poi effettua un piccolo avanzamento. Successivamente effettua una rotazione verso sinistra aprendo completamente la porta. Compie una rotazione verso Est per posizionarsi con la parte posteriore rivolta verso la missione Search Engine ; dopo alcune curve e spostamenti spinge la leva della

3 missione. Una volta effettuata la spinta il robot torna in base. Arrivato in base il display del mattoncino EV3 visualizza i tre colori degli anelli della missioni da recuperare. Il robot viene posizionato per allinearsi, dopo uno spostamento, con la linea rossa posta davanti agli anelli. Arrivato alla linea nera situata alla fine della linea rossa effettua un allineamento perpendicolare. Poi, in funzione dell anello da recuperare, effettua curve e spostamenti mirati allo scopo di prendere l anello e tornare in base. PROGRAMMA 2 Missioni: Community Learning, Community Learning, Remote Communication/ Learning, Sports, Reverse Engineering, Engagement e Adapting to Changing Conditions Il robot viene posizionato in base con la parte posteriore rivolta verso Est, effettua un spostamento fino ad arrivare alla linea nera; durante tale movimento viene effettuata la missione Adapting to Changing Conditions. Compie una rotazione per arrivare orientato verso Nord; poi effettua uno spostamento in retromarcia per allinearsi con la barriera del campo. Successivamente va avanti fino alla linea nera per poi abbassare il braccio ed effettuare una curva verso destra spingendo la leva gialla della missione Engagement. Successivamente esegue una serie di rotazioni per portarsi all interno della zona di tiro per effettuare il lancio della pallina (missione Sports ). Poi, in retromarcia, va in appoggio sulla barriera verde della missione Sports, prosegue con una curva verso sud est, si avvicina alla missione Search Engine e curva ulteriormente per poi portarsi verso la linea verde e quindi, una volta arrivato in fondo, effettuare l allineamento ortogonale con la linea nera; con una serie di movimenti del braccio e con rispettivi spostamenti, viene quindi azionata la missione Remote Communication/ Learning. Successivamente effettua una rotazione verso destra, uno spostamento, un'altra curva verso destra ed uno spostamento in retromarcia per allinearsi contro la sponda del campo. Poi effettua una serie di curve con i rispettivi spostamenti per compiere la missione Community Learning. Successivamente con una serie di allineamenti, curve e spostamenti arriva sulla linea verde davanti alla missione Using the right senses ; la segue e poi si allinea ortogonalmente con la linea verde e contemporaneamente spinge la leva in modo tale da liberare l anello; dopo una serie di curve si posiziona per prendere l anello. Con alcuni spostamenti si posiziona a fianco della missione Reverse Engineering per poi abbassare il braccio e con una curva verso sinistra completarla. Infine torna in base. PROGRAMMA 3 Missione: Engagement

4 Dotato di specifica appendice estensibile con pistone, il robot effettua uno spostamento in avanti per poi mettere in azione la particolare struttura preventivamente montata. SCELTE STRATEGICHE ED INNOVATIVE Il robot è stato assemblato con il kit Lego EV3, caratterizzato da pezzi innovativi che hanno pienamente soddisfatto le nostre esigenze. A nostro avviso abbiamo progettato e realizzato una struttura semplice, ma efficiente, robusta ed agile per affrontare le varie missioni. Come detto in precedenza abbiamo deciso di utilizzare due sensori di colore e un sensore giroscopico per avere un miglior controllo ed orientamento. Le missioni effettuate sono state scelte tenendo in considerazione la loro vicinanza, importanza e facilità, cercando poi di scegliere tra le rimanenti quelle con più probabilità di successo e che attribuiscono un punteggio maggiore. Abbiamo concordato di affrontare per ultima la missione Engagement in quanto questa, in caso di successo, consente di incrementare in valore % il punteggio acquisito fino a quel momento. Abbiamo puntato su uno stile di programmazione semplice ed essenziale, ma allo stesso tempo efficace ed adatta a risolvere le varie missioni. MISSIONE ENGANGEMENT DESCRIZIONE APPENDICE CON PISTONE Riteniamo che questa appendice sia il nostro punto di forza. Le parti principali della struttura sono le seguenti: 1. pistone; 2. servomotore medio fisso all interno della struttura; 3. sistema di ingranaggi. Il funzionamento di questa appendice è semplice ma allo stesso tempo efficace: il pistone azionato dal servomotore grande con un rapporto di ingranaggi pari a 3:1 aziona l attuatore lineare che fa uscire sul lato sinistro del robot il servomotore medio dotato di una biforca. Il servomotore medio è posizionato all interno di una struttura di sostegno.

5 Una volta raggiunta la traslazione orizzontale necessaria, il servomotore medio inizia a girare ad intervalli regolari, facendo così ruotare l indicatore, allo scopo di incrementare in percentuale il punteggio fino a quel momento totalizzato. Documentazione fotografica CONDIVISIONE Abbiamo pubblicato su web alcuni particolari tecnici ed una galleria fotografica: sito web: profilo flickr: roboticarosmini