Ardubottino

Ardubottino è stato creato soprattutto per testare tre componenti: l'Arduino, il sensore della distanza a ultrasuoni e il ponte ad H. Lo chassis e i motori sono Tamiya.

Componenti

Ardubottino ha questi componenti:

• Arduino UNO [1]
• Sensore di distanza a ultrasuoni SRF05 [2]
• Il board con montato il ponte ad H L298 [3]
• Kit Tamiya per lo chassis e i motori
• Batteria da 9v

Il sensore di distanza è sprovvisto di pin, occorre quindi saldarne una strip prima di procedere.

Il sensore di distanza a ultrasuoni SRF05

È piuttosto semplice da usare. Seguendo le istruzioni [ http://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf05tech.htm trovate qui] si può notare che ha due modalità di comunicazioni, date dal pin Mode. Se questo pin è collegato alla 0v il sensore userà un solo pin per la comunicazione dei dati dell'eco (Echo) e la ricezione dei comandi (Trigger), se, al contrario, non è connesso a niente allora saranno usati due pin diversi. Nel caso dell'Ardubottino ho preferito usare la prima modalità, quella con un pin solo (soprattutto per pigrizia: perché è già così lo sketch di esempio "ping" nella libreria di Arduino!). Oltre al pin Mode e al pin Trigger/Echo occorre collegare il primo e l'ultimo pin rispettivamente a +5v e a terra. Nella foto si può vedere, da sinistra: +5v, non usato, Trigger/Echo (collegato al pin 13 di Arduino), Mode (terra), Terra (terra).

Il board ponte ad H L298

Il ponte ad H L298 è utilissimo per manovrare due motori indipendenti. Può essere usato anche per muovere un motore passo-passo. Ha due ingressi per la corrente: tramite un ponticello può essere separata fra corrente per la logica e corrente per i motori. La logica dev'essere alimentata da +5v; se l'alimentazione è separata, i motori possono ricevere fino a +12v. Per comodità (e anche dopo diversi goffi tentativi per capire come funzionava) ho preferito alimentare i motori solo con i 5v.

Sui lati ci sono le connessioni per i motori mentre, a fianco dell'alimentazione, ci sono i pin che servono per comandarli. I pin sono sei, due sono gli enable per i motori e quattro servono per dare la direzione, due per motore. I pin dell'enable si possono chiudere con dei ponticelli, comandarli da Arduino/Raspberry Pi oppure gli si può mandare un impulso PWM per regolare la velocità.

Motori ad encoder, gioie (poche) e dolorer (tanto)

Il problema di Ardubottino è che non va dritto. Il motivo? Forse il ponte ad H non dà gli stessi voltaggi ai motori, forse i motori sono un po' diversi, forse si stanno usurando in modo diverso, forse i cingoli hanno qualche imperfezione, forse le ruote sono storte, forse è sbilanciato. Ad ogni modo ognuno di questi problemi (tranne le ruote storte e le imperfezioni dei cingoli) si sarebbero risolti scoprendo a che velocità vanno i motori. Per scoprire questo dato sono necessari gli encoder. Un encoder è una rotellina con dei fori e un sensore o due, composti da un LED e da un ricevitore a infrarossi, che sentono quando un foro è passato. Encoder di questo tipo si trovano ad esempio nelle rotelline dei mouse o in quelli che hanno ancora la pallina.

Ora: questi sarebbero degli encoder "fatti apposta" per il kit Tamiya. Uso il condizionale perché, se non sono stato io ad averli montati in modo approssimativo, il loro utilizzo è alquanto scomodo. Anzitutto la rotella non sta fissa sull'albero. Il foro esagonale è troppo grande e ha un notevole gioco. Il range del sensore è minimo e non tiene conto della struttura del kit Tamiya (la rotella va quasi a sfregare contro le viti che lo fissano allo chassis). Inoltre sono estremamente fragili: una delle rotelle si è spaccata subito in due. I sensori stessi, poi, non si incastrano nella sede e occorre incollarli. La lettura degli encoder andrebbe fatta sfruttando gli interrupt di Arduino. Gli interrupt sono dei pin che restano in ascolto e fanno scattare degli eventi quando cambiano valore[4]. Purtroppo uno dei due pin (sull'Arduino Uno sono il pin 2 e il pin 3) dava dei risultati estremamente inaffidabili. Dopo varie prove, il risultato migliore l'ho ottenuto usando la libreria Encoder [5] su due pin non di interrupt. Il risultato di tutta questa fatica è un robottino che grosso modo va dritto. Non un gran risultato.

Lo sketch

Lo sketch deriva per una parte dall'esempio Ping già presente nella libreria di Arduino. In pratica fa avanzare Ardubottino fino a che non incontra un ostacolo. Se lo incontra sterza in un senso e poi nell'altro e alla fine prosegue per la direzione dove ha trovato più campo libero. 4 7 6 5 sono i pin a cui ho collegato il ponte ad H. Sterzo è il tempo che deve impiegare per sterzare. pinping è il pin a cui è attaccato il trigger/echo del sensore a ultrasuoni.

long duration;
long dursx;
long durdx;
const int sterzo = 400;
const int m1fd = 4;
const int m1bk = 7;
const int m2fd = 6;
const int m2bk = 5;
const int pinping = 13;
const int distanza = 500;

void setup() {
 pinMode(m1fd, OUTPUT);
 pinMode(m1bk, OUTPUT);
 pinMode(m2fd, OUTPUT);
 pinMode(m2bk, OUTPUT);
 dritto();
}

void loop() {
 if (echo() < distanza){
   ferma();
   sinistra();
   delay(sterzo);
   ferma();
   dursx = echo();
   destra();
   delay(sterzo*2);
   ferma();
   durdx = echo();
   if (dursx > durdx) {
     sinistra();
     delay(sterzo*2);
   }
 } else {
   dritto();
 }
}

void dritto() {
 digitalWrite(m1fd,HIGH);
 digitalWrite(m2fd,HIGH);
 digitalWrite(m1bk,LOW);
 digitalWrite(m2bk,LOW);
}

void destra() {
 digitalWrite(m1fd,LOW);
 digitalWrite(m2fd,HIGH);
 digitalWrite(m1bk,HIGH);
 digitalWrite(m2bk,LOW);
}

void sinistra() {
 digitalWrite(m1fd,HIGH);
 digitalWrite(m2fd,LOW);
 digitalWrite(m1bk,LOW);
 digitalWrite(m2bk,HIGH);
}

void ferma() {
 digitalWrite(m1fd,LOW);
 digitalWrite(m2fd,LOW);
 digitalWrite(m1bk,LOW);
 digitalWrite(m2bk,LOW);
 delay(500);
}

long echo() {
 pinMode(pinping, OUTPUT);
 digitalWrite(pinping, LOW);
 delayMicroseconds(2);
 digitalWrite(pinping, HIGH);
 delayMicroseconds(5);
 digitalWrite(pinping, LOW);
 pinMode(pinping, INPUT);
 duration = pulseIn(pinping,HIGH);
 return duration;
}