Costruisci l’auto robot

Kit educativo prodotto da ELEGOO denominato Smart Robot Car Kit V3.0, basato sulla scheda controller UNO R3.
Il kit è progettato per principianti e professionisti per apprendere l’elettronica, la programmazione e la robotica.  Con un tutorial facile da seguire, questo kit per per la costruzione di auto robot è molto semplice e intuitivo.

Presentazione del robot

Il robot che vi viene fornito è da montare seguendo le semplici istruzioni presenti sul manuale che troverete nella confezione, presto anche in italiano. Il manuale è anche scaricabile dal sito ELEGOO in formato pdf; All’interno troverete, tra l’altro, le seguenti informazioni:

• I datasheet delle schede e moduli utilizzati
• Il manuale di montaggio in italiano
• Un corso in 6 sezioni sull’uso del robot completo di programmi
• Programma pre caricato nel robot.

Lo Smart Robot Car Kit V3.0 ha diverse modalità di funzionamento come:

• auto-go: il robot esegue una sequenza di comandi prestabiliti.
• controllo a infrarossi: permette di pilotare il robot tramite il telecomando presente nel kit.
• Prevenzione degli ostacoli: in questa modalità il robot si muove autonomamente evitando gli ostacoli che vengono rilevati con il sensore sonar.
• Modalità di tracciamento della linea: tramite uno speciale sensore, il robot si muove su una pista tracciata sul pavimento.
• Bluetooth Car: in questa modalità è possibile un controllo del robot tramite il cellulare.

Contenuto della confezione

• La scatola più grande contiene : le 4 ruote, 4 motoriduttori, il telecomando IR, un cavo USB con uscita connettore B per la programmazione della scheda UNO, un cavo USB con uscita connettore tipo micro per la carica della batteria del robot.
• Scatola media contiene: la batteria ricaricabile, i gruppo di componenti per il montaggio del servomotore per il sensore ultrasonico , delle buste con la minuteria, tre diversi cacciaviti necessari al montaggio, un rotolo di nastro adesivo per realizzare la pista  per il test del segui linea.
• La scatola più piccola contiene: la scheda di controllo UNO, uno shield I/O ad espansione, la scheda controllo motori L298N, un modulo Bluetooth, un modulo Line tracking, un sensore ultrasonico.
• Una scatola che contiene i due piani in plexiglas che formano lo chassis del robot
• Il manuale di montaggio

Scheda di controllo UNO R3

La scheda di controllo è UNO R3 prodotta da ELEGOO. La scheda monta un ATMEGA328P a montaggio superficiale SMD in package TQFP anziché la versione foro passante a 28 pin.
Per l’interfaccia USB/USART è utilizzato l’integrato HT42B534-1 .

Shield I/O ed espansione

La shield di espansione dispone dei pin strip per l’ interfaccia con la scheda UNO, questi sono duplicati per il collegamento di altri moduli/interfacce a cura dell’utente.
Sono poi presenti pin per prelevare la tensione di alimentazione, dei connettori polarizzati per il collegamento dei moduli o sensori del robot:

1. line tracking
2. Servo azionamento sonar
3. Alimentazione modulo motore L298N
4. Controllo modulo motore L298N
5. Sensore sonar
6. Sensore infrarosso
7. Modulo bluetooth

Sono inoltre presenti:

• Pulsante di reset
• Led presenza alimentazione
• Led di servizio collegato al pin D13

Scheda controllo motori L298N

La scheda per il controllo dei 4 motori del robot utilizza il driver L298 della STMicroelectronics, al suo interno troviamo due ponti H integrati,  che supportano: un elevato voltaggio (teoricamente sino a 46V), elevate correnti (2A per ponte).  Ciascun ponte può essere disabilitato o abilitato tramite il relativo piedino di enable per comandare un motore passo passo o due motori DC direttamente da Arduino o altri microcontrollori.

Modulo Bluetooth tipo BT16 4.2

Il robot utilizza un  modulo Bluetooth tipo BT16 4.2, che utilizza il nuovo chip AB1602 Bluetooth 4.2 BLE di Airoha,
Il modulo di trasmissione trasparente Bluetooth supporta la modalità di comando seriale, utilizzata per raggiungere l’MCU esterna e l’interazione del modulo. Si può utilizzare il comando porta seriale per configurare i parametri e alcuni controlli, come modificare l’UUID ( Universally unique identifier), modificare il nome Bluetooth, controllare la disconnessione Bluetooth, ecc.

Modulo Line tracking sensor

Il circuito è formato da tre sensori tipo TCRT 5000 con output digitale al cui interno sono presenti un foto transistor accoppiato con un LED sensibile ai raggi infrarossi.
L’uscita del diodo termina all’ingresso di un comparatore LM339D insieme al segnale fornito dal trimmer che regola la sensibilità.
La quantità di luce riflessa dalla superficie dipende dal tipo di materiale e dal suo colore, che per il bianco è di circa 90% – 100%, mentre per il nero è 0% – 10%.
Questo particolare sensore, non riesce a “vedere il colore nero”, per questo motivo il sensore viene utilizzato nei robot per seguire le linee nere disegnate per terra e, da ciò, questo modulo prende il nome di Line Tracking Sensor.

Sensore ad ultrasuoni HC-SR04

Il sensore ad ultrasuoni HC-SR04 ha un campo di misura che si estende da due centimetri a quatto metri e la precisione arriva a 1 cm.
Il modulo che viene montato su un servomotore che permette di “scandagliare” l’ambiente, comprende il trasmettitore a ultrasuoni e il relativo ricevitore con circuito di controllo.

Questi sensori ad ultrasuoni non misurano direttamente la distanza, ma forniscono il tempo impiegato da un segnale sonoro per raggiungere un ostacolo e ritornare di nuovo al sensore.

Quando Arduino setta a 1 il Pin Trigger, il sensore invia 8 impulsi ad ultrasuoni. Quando questi poi sono ricevuti, il sensore setta a 1 il pin Echo, viene quindi misurato il tempo che passa tra l’attivazione del pin Trigger ed il settaggio del pin Echo.  Infine, nota la velocità del suono, converte il tempo misurato in una lunghezza e ricava quindi la distanza dell’ostacolo.

Sensore raggi infrarossi

Sullo Shield I/O a espansione è presente nel riquadro n° 6  un ricevitore di raggi infrarossi tipo  VS1838B, al suo interno sono presenti tutti i circuiti che provvedono all’amplificazione, filtrazione, comparazione del segnale ricevuto sino ad ottenere in’uscita un segnale codificato corrispondente a quello inviato dal trasmittente. Sullo shield è poi presente un led con relativa resistenza dal valore di 1 kΩ di limitazione che segnala la ricezione del segnale.

Nel kit è fornito un piccolo telecomando per inviare i comandi al robot

Materia di metallizzazione del robot

Il robot è alimentato tramite una pacco batteria, Il pacco è sigillato e contiene all’interno un circuito di controllo della carica e scarica delle batterie con led esterno di segnalazione e interruttore di accensione.
Nei primi modelli del robot questo era alimentato tramite due batterie 18650 agli ioni di litio  la cui tensione di lavoro si aggira attorno i 3,6-3,7 volt, con una corrente di 2200 mA, per una potenza erogata di 8.15 Wh.

Montaggio e uso del robot

Dulcis in fundo, ecco un video tutorial di assemblaggio dello Smart Robot Car V3 0+