come indico il libro, pan, tilt e puntatore

Arianna si muove sul pavimento, giace su spazio bidimensionale definito con un piano cartesiano x, y. Il libro è posto nello spazio tridimensionale x, y, z. Una volta giunti di fronte allo scaffale cercato, cioè alle coordinate x, y ci manca la dimensione z, nel nostro caso l’altezza, per indicare dove sta il libro. La fantasia può immaginare tante idee ognuna coi suoi pro e contro. Arianna usa un sistema di pan e tilt con un puntatore a diodo. A fianco di questo c’è un progetto di puntatore più simpatico “innovativo” che presenteremo in futuro.

Pan e Tilt

Pan e tilt sono i movimenti angolari di due assi. Il secondo asse e montato sul primo e quindi si muove con lui. Nel video il progetto per il supporto di un sensore a ultrasuoni fatto da Luca. Il cad permette di verificare movimenti e eventuali inetrferenze.

per muovere i due assi vengono utilizzati i servomotori utilizzati in auto radiocomandati. I servomotori per radiocomandi contengono al loro interno un sistema che permette, variando opportunamente duty cycle applicato, di imporre la posizione dell’albero. Lo schema a blocchi ci mostra le parti costituenti:

schema a blocchi del servomotore

  •   Il motore dc comanda il movimento meccanico
  •   Un riduttore a ingranaggi, gearbox, ne diminuisce la velocità di rotazione. L’albero lento è quello di uscita, output shaft, che viene usato per muovere gli oggetti.
  •  Su questo albero è montato un ingranaggio che si collega a un sensore di posizione. Il sensore, un piccolo potenziometro, ruota con l’albero di uscita, quindi la tensione sul cursore dipende dalla posizione.
  •  error signal è la differenza tra l’uscita del sensore di posizione e il riferimento, positional input signal.
  • L’errore viene passato a un amplificatore capace di pilotare in maniera lineare il motore dc chiudendo l’anello. La parte sensore, nodo di confronto è l’anello di retroazione, feedback loop.

La struttura è la stessa usata per controllare che Arianna viaggiasse parallela alla libreria. La troveremo usata per altre funzioni e che impariamo a conoscere con diversi usi ma sempre lo stesso principio. Azione, misura dell’effetto, comparazione con il valore richiesto, errore e nuova azione.
La differenza tra i due controlli è che Arianna per correre parallela realizzava questo controllo nel software, in questo caso è realizzato con componenti analogici. Il primo è detto controllo digitale, il secondo controllo analogico.

il software per comandare i servo

Per comandare i due servo usiamo le librerie presenti su Arduino. È sufficiente dichiarare l’oggetto servo e usare il metodo write per scrivere l’angolo desiderato.

// dichiarazione degli oggetti
Servo servoPan; // create servo object to control a servo
Servo servoTilt; // create servo object to control a servo


// loop vengono scritti gli angoli ai due servomotori
servoPan.write ( panAngle);
servoTilt.write(tiltAngle);

 

La meccanica

montaggio dei servo

montaggio dei servo

la foto mostra come montare i servo uno sull’altro usando angolari, lamiera e mollette. Il pan e tilt serve a muovere un sensore di distanza a ultrasuoni e il diodo è usato per puntare il libro.

Arianna indica il libro

La sequenza è dunque questa: Arianna arriva all’altezza dello scaffale che contiene il libro, ruota, si mette perpendicolare alla libreria e si allontana un poco.
Una volta ferma, tramite il sensore a ultrasuoni, misura la distanza dalla libreria. Conoscendo l’altezza dello scaffale da puntare calcola l’angolo di inclinazione del tilt, lo orienta e accende il puntatore.
Il servo del pan serve per correggere disallineamenti rispetto alla libreria e per muovere il puntatore per indicare la zona dove si trova il libro.
Il video mostra con ottimismo il libro esattamente puntato, nella realtà, si indica la zona dove sta.

Il prossimo argomento è l’odometria. Come Arianna vede il suo spazio.

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