Trasformiamo il Boe-Bot® in un “esploratore” equipaggiandolo con sensoristica ed un sistema video wireless.
Introduzione
Il Boe-Bot® è il più popolare Robot in kit di casa Parallax Inc. Basato sulla scheda di programmazione Board of Education (BOE), il Boe-Bot® rappresenta uno dei laboratori di meccatronica tra i più apprezzati sia in campo hobbistico che sperimentale.
Lo scopo di questo progetto è realizzare un robot mobile o mobot, che possa essere controllato a distanza da un operatore umano. Parleremo quindi di Human Assisted Robot, ossia di un mobot non totalmente autonomo bensì assistito dall’uomo, equipaggiato con un sistema di comunicazione RF bi-direzionale operante a 433,92 MHz, tra una unità mobile che da qui in poi chiameremo Explore-Bot e una Stazione Base ricetrasmittente collegata via RS-232 al PC, dove risiede l’interfaccia GUI dalla quale si inviano i comandi di controllo per la navigazione terrestre e nel contempo si ricevono dati telerilevati e video in modalità streaming. Explorer-Bot può quindi monitorare parametri ambientali quali ad esempio la temperatura e rilevare ostacoli durante la navigazione.
L’hardware impiegato
In questa prima parte del progetto vedremo come accessoriare l’oramai consolidato Boe-Bot®, descrivendone le parti hardware impiegate nonché le loro caratteristiche, rimandando il lettore alla seconda parte dell’articolo dove si prenderà in esame il codice PBasic® impiegato sui due moduli BS2 rispettivamente installati sull’Explorer-Bot e sulla Base ricetrasmittente collegata al PC.
Per questo progetto è stato impiegato il seguente hardware:
N° 1 BOE-Bot® full kit
N° 1 Moduli BASIC Stamp® 2
N° 2 RF Transceivers a 433,92 MHz
N° 1 Base Station Transceiver
N° 1 Cavo seriale
N° 1 Servomotore 0°÷180°
N° 1 Sensore Digitale di Temperatura DS1620 prodotto dalla Dallas Semiconductor
N° 1 Wireless Video Transmitter And Receiver
N° 1 Video Grabber
Il cuore dell’ Explorer-Bot
Il modulo BASIC Stamp® 2 è il popolare microcontrollore di casa Parallax Inc.
Fig. 2 – Il BASIC Stamp® 2
Ampiamente usato per scopi didattici che in applicazioni industriali deve la sua popolarità al suo impiego anche in applicazioni aerospaziali da parte della NASA a bordo dello Shuttle.
Per approfondimenti sul BASIC Stamp® 2 l’autore rimanda ai riferimenti [3] e [6].
Il Transceiver
Fig. 3 – Il transceiver a 433.92 MHz
La comunicazione bi-direzionale nel progetto ha richiesto l’impiego di una coppia di transceivers [Fig.3]. Si tratta di ricetrasmettitori operanti alla frequenza di 433.92 MHz (Low profile Solid Antenna). L’antenna è lunga solo 5 centimetri, con un range di trasmissione di circa 50 metri.
Wireless Video Transmitter And Receiver
Fig. 4 – Sistema Video Wireless
In Fig. 4 è raffigurato il sistema video wireless composto dal ricevitore LYD RC100 e dalla video camera wireless dei quali si riportano di seguito le caratteristiche:
Model Number: LYD-RC100A&208C
Produttore: Shenzhen Lianyida Science Co., Ltd.
LYD RC100 (Manual-modulated receiver)
Size: 115x60x20mm
Specification: Receive the sensitivity high: +18dB
Receives frequency: 0.9GHz/1.2GHz
Voltage: 9V DC
Current: 500mA
208c Wireless (CMOS colored camera)
Size: 25x35x15mm
Specification: 1/3, 1/4
Picture sensor
Rule: PAL/CCIR NTSC/EIA
Effective picture element: PAL 628×582 NTSC: 510×492
Picture area: PAL:5.78×4.19mm
NTSC: 4.69×3.45mm
Horizontal definition: 380 Line
Scan frequency:PAL/CCIR: 50Hz
NTSC/EIA: 60Hz
The minimum intensity of illumination: 3LUX
Sensitivity: +18dB-AGC
ON-OFF
0utput power: 50mW
Output frenquency: 0.9GHz/1.2GHz
Deliver the distance: 50-100m
Voltage: 8V DC
Current: 200 mA
Power consumption: <640mW
Base Station Transceiver
In Fig. 5 è riportata la base rice-trasmittente che collegata al PC permette di dialogare con l’Explorer-Bot. In pratica si tratta di una home made Carrier Board.
Fig. 5 – Base Station Transceiver
LA SENSORISTICA DI BORDO
Il Sensore Digitale di Temperatura
Si è scelto di equipaggiare Explorer-Bot con il sensore di temperatura DS1620 prodotto dalla Dallas Semiconductor.
Si riportano di seguito le caratteristiche principali:
Package 8-Pin DIP.
Range di alimentazione 2.7V ÷ 5.5V
Misura Temperature da -55°C a +125°C in incrementi da 0.5°C; l’equivalente escursione in Fahrenheit va da -67°F a +257°F con incrementi da 0.9°F.
La temperatura è letta come un valore a 9 Bit.
Converte il valore di temperatura in Digital Word in 1 secondo (max)
Le impostazioni di termostatazione sono definibili dall’utente e non sono volatili.
I dati sono letti e/o scritti attraverso l’interfaccia seriale 3-Wire Serial Interface (CLK, DQ, RST-bar).
Le applicazioni includono Controllo Termostatico, Sistemi Industriali, Termometri o qualsiasi altro sistema termicamente sensibile.
Conclusioni
La possibilità di controllare in remoto la navigazione terrestre con la contestuale acquisizione in remoto di immagini e il monitoraggio di parametri ambientali rende i mobot particolarmente adatti all’esplorazione in luoghi dove la presenza umana potrebbe essere altamente a rischio. In questa applicazione è stato dato un altro esempio delle grandi potenzialità dei BASIC Stamps, della loro semplice implementazione in progetti in cui si richiede l’impiego di linguaggi visuali, permettendo così lo sviluppo di applicazioni in modo semplice e intuitivo.
Riferimenti
[1] Online: http://www.parallax.com/, sito web Parallax Inc.
[2] Online: A. Lindsay, What’s a Microcontroller, Student Guide v2.2
[3] Online: BASIC Stamp® 2 Module
[4] Online: Board of Education (BOE) Development Board – Serial Version
[5] Online: BASIC Stamp® Syntax and Reference Manual 2.1
[6] Online: “Il BASIC Stamp® 2 – Un microcontrollore dalle dimensioni di un francobollo” di Giuseppe Francesco Indelli
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