Sistema modulare di sensori di rilevamento ostacoli per robot mobili = Modular obstacle avoidance sensor system for mobile robots

Nell’ambito dei cosiddetti “Mobile Robots”, ovvero sistemi robotici in grado di operare e muoversi in contesti in cui siano presenti ostacoli nella possibile traiettoria, tra cui irregolarità del pavimento, o persino persone, un’importanza rilevante è costituita proprio dalla possibilità di rilevarne la presenza e fornire al sistema la capacità di regolare le proprie azioni di conseguenza. Il lavoro svolto prende spunto da questa necessità, raccogliendo dati mediante l’impiego di due tecnologie del tipo Time-of-Flight (ToF, cioè basate sul tempo di volo di un’onda elettromagnetica o meccanica), ovvero ottico e ultrasonico. La peculiarità del sistema sviluppato è quella di rendere disponibili i dati dei rilevamenti su bus di comunicazione CAN. Le stesse informazioni di configurazione del nodo di misura sono trasmesse mediante questo protocollo. Le diverse fasi della progettazione del sistema sono culminate nella realizzazione fisica dei nodi di misura, nella programmazione e nella verifica del funzionamento, sia con un sistema a monte che gestisse via CAN i diversi nodi connessi al bus, sia in modalità senza bus, in quanto i dispositivi sono in grado di operare e restituire misure corrette anche autonomamente se interconnessi mediante un’apposita linea di segnale di arbitraggio, così che i nodi non operino interferendo l’un l’altro. L’effetto della temperatura sulle misure effettuate dal Sonar può essere compensato perché si è predisposto un sensore per la sua misura e implementato una funzione di correzione nel firmware. Tale lettura è, inoltre, disponibile per altri usi. Per il tipo di sensori scelti, è possibile anche regolare l’ampiezza del campo visivo (FoV, “Field of View”) del nodo, a discrezione dell’applicazione. Questo può consentire, tra l’altro, di determinare la posizione di un ostacolo in un ambiente e creare una mappa tridimensionale dello spazio nel cono operativo. Ogni singolo nodo è in grado di produrre una risposta autonoma quando la distanza da un ostacolo o la distanza del pavimento (per evitare cadute) sono tali da richiedere l’attenzione o un intervento da parte dell’applicazione. Quest’occorrenza è resa evidente in uscita sia come segnale logico che, in maniera più estesa, come set di dati accessibili a monte del bus. Fisicamente, l’ingombro della scheda è tale da renderne possibile l’impiego senza richiedere eccessivo spazio. Inoltre, è possibile installarla con o senza sensore anticaduta, che può essere connesso al circuito in maniera diretta o tramite cablaggio.