Progettiamo assieme un battello a ruote, di quelli che solcavano il Mississippi nel 1800, interamente funzionale e gestito attraverso Arduino.

In un precedente articolo abbiamo visto i ragazzi dell’ITS Nuove Tecnologie per la Vita alle prese con un’auto radiocomandata via Web. Oggi faremo consocenza con un altro gruppo di lavoro dell’ITS, composto da Sara Defilippis, Silvia Magrì e Pietro Manenti (in ricoroso ordine alfabetico). Come esame finale del corso di elettronica, il gruppo ha presentato un altro sistema radiocomandato, un battello a ruote. Il progetto implica,  oltre ai classici problemi di gestione elettronica e software, anche alcune caratteristiche peculiari (galleggiabilità, manovrabilità, rtesistenza del mezzo, impermealizzazione) che lo rendono interessante per la pubblicazione.

Diamo loro la parola.

Idea iniziale

Il progetto iniziale consiste nell’idealizzazione di un battello che sia in grado di galleggiare, con la possibilità di poterne coordinare e comandare i movimenti, l’accensione di un LED RGB e l’attivazione e spegnimento di un buzzer attivo tramite l’utilizzo di un telecomando IR.

Ruoli e responsabilità

• circuito fisico: Silvia Magrì
• assemblaggio: Pietro Manenti
• circuito digitale(tinkercad): Silvia Magrì
• programmazione: Silvia Magrì e Pietro Manenti
• costruzione battello: Pietro Manenti
• relazione: Sara Defilippis
• decorazione: Sara Defilippis
• testing: Pietro Manenti,  Sara Defilippis  e Silvia Magrì

L’approccio

Per la realizzazione del progetto si è cercata un’idea che potesse rispecchiare al meglio la voglia di mettersi alla prova scegliendo nel contempo un progetto adatto a dei principianti. Si sono quindi sviluppate modifiche sul circuito e sul codice, lasciando alla fine spazio anche per l’estetica.

Componenti utilizzati:

• Arduino (ELEGOO UNO R3)
• Telecomando IR con ricevitore
• Breadboard
• 2 x Motore CC 3-6 V (con filo)
• Cavo USB (Arduino)
• RGB LED (rosso – blu)
• Buzzer attivo
• Modulo di alimentazione elettrica (Power supply)
• 2 x resistenze 220 Ω
• Ponte H (L293D)
• Connettori Dupont (femmina-maschio; maschio-maschio)
• 2 x batterie 9 V
• Polistirolo
• Pale in PLA stampate in 3D (Ender 3)
• Filo di ferro
• Stoffa
• Vaschetta del gelato
• Cartoncino
• Asticella di metallo

Circuito pratico

Il software è reperibile qui.

Montaggio

Si è preso un parallelepipedo di polistirolo, che è stato tagliato a forma di un battello con un coltello; successivamente sono stati intagliati all’interno una serie di fori, nei quali sono stati incastrati motori e batterie.

Il circuito è stato posto sopra lo scafo, coperto dalla vaschetta del gelato per ottenere maggiore protezione del circuito e un’estetica migliore.
Per fissare il ricevitore in posizione tale da ricevere il segnale è stato necessario il fissaggio sullo scafo di un’asta di ferro, alla quale abbiamo attaccato una vela di stoffa colorata di rosa tramite bomboletta spray.
La vaschetta di plastica è stata poi fissata tramite filo di ferro allo scafo; è poi stata ritagliata per ottenere un risultato estetico soddisfacente.
Abbiamo intagliato la struttura per mostrare il LED nella parte superiore della vaschetta.
Infine si sono stampate le pale in 3D (in PLA) tramite la stampante Ender 3.

Criticità incontrate

Nella realizzazione del progetto si sono incontrate diverse difficoltà.

• RIccerca di un’idea del progetto da realizzare in linea alle conoscenze iniziali – Molti progetti appaivano inizialmente interessanti, ma ad una successiva analisi risultavano troppo complessi per il livello di consocenze maturate dal gruppo nel breve volgere del corso-
• Programmazione dei vari cicli del codice (RGB LED) – Anche se la gestione dei singoli sensori/attuatori è banale, l’aggiunta di più componenti al progetto ne aumenta la complessità in modo esponenziale.
• Portata del telecomando – Il telecomando IR, pur dotato di sistema di “debouncing” per la pressione dei tasti, ha un raggio di azione decisamente ridotto. Per tale ragione, la prossima versione del sistema prevede l’utilizzo di un sistema di pilotaggio attraverso un sistema di webservices collegati in wi-fi ad un cloud.
• Composizione del circuito (Ponte H con la coppia di motori) – Abbiamo dovito imparare a gestire le funzionalità (e i tempi di attivazione) di un motore a pale in acqua, studiare la potenza necessaria per far muovere e curvare il vascello senza provocare effetti-aliscafo.
• Stampa in 3D (tempo di stampa) – I tempi di stampa per le pale sono risultati sempre superiori alle attese, sia a causa della loro complessità, sia a causa della coda di attesa. Inoltre abbiamo divuto testare diversi modelli di pala con curvature diverse, che consentissero l’avanzamento senza incidere troppo sulla potenza richiesta.
• Assemblaggio fisico del battello (cable management) – Contrariamente al solito, il battello doveva funzionare in acqua: abbiamo quindi dovuto prevedere un sistema di impermealizzazaione e protezione dei circuiti elettrici.

Estensioni future

Per la versione 2.0 del progetto si è pensato di migliorare lo scheletro del battello rendendolo più impermeabile, più veloce e leggero, installando motori più potenti e pale ancora più efficienti. Inoltre si è pensato di renderlo un veicolo anfibio, installando delle pale con forma differente e ruote per ridurre l’attrito con il terreno.

Considerazioni finali

Considerando che il gruppo era digiuno di nozioni di Elettronica e Arduino, ed aveva appena terminato il corso di Harvard CS50 (introduzione alla programmazione), i risultati sono piacevolmente positivi: i ragazzi e le ragazze hanno imparato a lavorare in gruppo, suddividendosi compiti e responsabilità, organizzando il lavoro in moduli parallelizzabili ed eseguendo un approfondito lavoro di Quality Assurance prima della consegna del prototipo. La scelta di materiali riutilizzabili mostra l’attenzione verso il making verde, e l’organizzazione li ha resi capaci di consegnare il prototipo terminato e funzionante entro la deadline richiesta.

Non solo capacità accresciute a livello di Software ed Elettronica, quindi, ma anche tutta una serie di skill che torneranno loro utili una volta inseriti nel mondo del lavoro.

Bravi!

 

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