GROSSELTERNBOT

CAMPUS BIO MEDICO ROMECUP
16 e 17 APRILE 2018 – ROMA
REPORT DI DOCUMENTAZIONE
SQUADRA: GROSSELTERNBOT
Scuola: Liceo Statale Enrico Fermi
Città: Padova anno scolastico: 2017/2018
CAP. 1 − DATI GENERALI
COMPONENTI DELLA SQUADRA:
ANDREI ARDELEAN, WAFAE BOUSALHI, BARTOLOMEO MORELLATO
MARCO PARADINA, FEDERICA SPINELLI, RICCARDO VENDRAMIN
e TOMMASO BENCIOLINI
DOCENTE RESPONSABILE: Professoressa Carla Gobbo
CHI SIAMO?
Siamo sei studenti che frequentano il Liceo Fermi di Padova e un ex studente
attualmente iscritto a Ingegneria dell'Informazione all'Università di Padova.
Ci siamo riuniti grazie alla partecipazione al progetto Cogito, che ha valenza di
attività di alternanza scuola-lavoro.
Il progetto ci ha offerto la possibilità di approfondire varie tematiche riguardanti il
mondo della robotica, acquisendo una preparazione che include molteplici linguaggi
di programmazione: Python, Java e C++ integrati nell’IDE di Arduino, Raspberry e
RoboPro usato per programmare il robot FischerTechnik. Viste le nostre ambizioni a
mettere in pratica le nozioni apprese, abbiamo deciso di presentarci al Contest
NONNIBOT.
CAP. 2 − DATI DI CONTESTO E MOTIVAZIONE
L'idea di partecipare al Contest nella competizione NONNIBOT è venuta alla nostra
professoressa di Matematica.
Negli anni passati alcuni di noi avevano partecipato con successo alla Nao-Challenge
e forti di questa esperienza dopo aver formato la squadra ci siamo messi al lavoro.

Nei primi tempi ci siamo suddivisi in sottogruppi studiando la possibilità di utilizzare
schede Arduino, Raspberry pi e abbiamo imparato l'uso della stampante 3D, vinta
nelle competizioni robotiche precedenti, e poi avendo a disposizione il materiale della
FischerTechnik ci siamo messi all'opera.
Nello sviluppare questo progetto sono sorti molti problemi ma sono stati in gran parte
risolti anche grazie ai consigli e alle pazienti spiegazioni di alcuni docenti e del
gruppo tutto.
Il lavoro svolto, in gran parte in ore pomeridiane, ha costituito attività di Alternanza
Scuola Lavoro ed è stata utile esperienza di lavoro cooperativo con tutti i pregi e
difetti che ne derivano.
Abbiamo pensato di sviluppare il progetto per FASI:
• indagine conoscitiva preparatoria, visita all'Opera Immacolata Concezione
con intervista agli anziani residenti,
• raccolta materiali per la realizzazione dei vari device e comprensione del loro
funzionamento
• domotizzazione del modellino di monolocale con l'aiuto di esperti
Fatto ciò la nostra pianificazione si è basata su un NONNA-DAY di questo tipo:
IL RISVEGLIO
Nonna Licia nel momento del risveglio tramite un comando (fisico, nel caso di un
pulsante o vocale nel caso del robot) attiva la modalità “giorno della casa”:
l'allarme si spegne, le veneziane si alzano, le luci si accendono regolandosi
all'apporto esterno, il monitor si accende
IL GIORNO Nonna Licia può fare affidamento durante l'intera giornata sul Google
Assistant per chiedere informazioni varie: notizie, ricette, …
Un robot (Fischertechnik) accorrerà in suo aiuto per aiutarla a recuperare piccoli
oggetti (occhiali) da un carrellino dove sono stati riposti. Attraverso un pannello di
controllo può facilmente controllare luci, veneziane, temperatura, in tutta la casa.

Un segnale avviserà la nonna dei suoi impegni quotidiani e delle pastiglie da prendere
LA NOTTE Al momento di coricarsi, nonna Licia attraverso un pulsante regola la
casa in modalità “notte”: Attiva l'allarme, Spegne le luci, Abbassa le veneziane. Per
qualunque anomalia (gas, acqua, intrusioni) una sveglia suona per avvertire la nonna.
CAP. 3 -STRUTTURA DEL ROBOT
Componenti principali del robot:
- quattro motori per la movimentazione del robot stesso
- una fotocamera FischerTechnik dotata di molteplici funzioni tra cui:
- un sensore che riconosce il checkpoint
– due sensori di posizione posti ai lati
– due batterie per maggiore autonomia
– tre luci (giallo, blu e rosso) per individuazione
– due pulsanti, posti frontalmente, per evitare gli ostacoli
– pannello magnetico per la “cattura del carrello multifunzione”
CAP. 4 –MECCANICA
Per il robot non abbiamo adottato soluzioni autocostruite per il corpo principale e i
pezzi componenti sono tutti Fischertechnik a esclusione del pannello magnetico che
è una soluzione originale della squadra.

Il carrello multifunzionale è una elaborazione di un carrellino Ikea che è stato dotato
di una struttura in plexiglas che possa contenere gli oggetti necessari a nonna Licia.
Il carrello è dotato di google assistant.
CAP. 5 -UNITA' DI CONTROLLO
La centralina TXT Controller può essere utilizzata facilmente grazie al suo display
touch a colori integrato da 2.4". Grazie al modulo combinato Bluetooth/WiFi è
l'interfaccia wireless ideale per innumerevoli applicazioni. Tra le varie porte di
interfacciamento è presente anche anche una di tipo USB per collegare, ad esempio,
la telecamera USB Fischertechnik. Il lettore per schede Micro SD integrato permette
di espandere la capacità della memoria. Si possonono collegare assieme più
centraline.
• Processore Dual ARM Cortex A8 (32 bit/500 MHz) + Cortex M3
• Memoria: 128 MB DDR3 RAM, 64 MB Flash
• Espansione di Memoria grazie al lettore per schede SD
• Display: touch da 2.4" a colori (320x240 pixels)
• 8 ingressi universali: Digitali/analogici 0-9VDC, analogici 0-5 kOhm
• 4 ingressi digitali ad alta velocità: digitali, frequenza fino a 1 kHz
• 4 uscite per motori da 9V/250mA (max: 800mA)
• Connettore maschio a 10 pin per ingressi e uscite aggiuntivi
• Altoparlanti integrati
• Sistema operativo open source basato su Linux
• Programmazione possibile con ROBO Pro, C-Compiler, PC-Library, ...
• Collegabile a smartphone/tablet via Bluetooth o WLAN
• Dimensioni: 90x90mm

CAP. 6 –SENSORI
Il robot è dotato di una fotocamera fornita dal kit Fischertechnik che offre varie
funzioni. Difatti tra le innumerevoli proprietà della fotocamera Fischertechnik sono
presenti il “color detector “e il “line finder”che permettono rispettivamente di
riconoscere un determinato colore e di rintracciare e seguire una linea nera di un
determinato spessore.
E' dotato anche di sensori di posizione e pulsanti

CAP. 7 –MOTORI
Il robot si muove grazie a quattro motori posizionati sulla base che azionano le ruote
anteriori e posteriori. Abbiamo usato le ruote invece che i cingoli per maggior
stabilità. Abbiamo osservato che sarebbe opportuno per una maggiore resistenza al
peso che le ruote fossero dotate di camera d'aria.

CAP. 8 -AMBIENTE DI SVILUPPO
La nostra squadra si riunisce ogni mercoledì e venerdì pomeriggio in laboratorio
multimediale attrezzato con tutto il materiale tecnologico necessario per costruire e
programmare un robot. E’ presente anche uno spazio libero in cui ricostruiamo lo
scenario della gara per mettere alla prova il corretto funzionamento del robot
CAP. 9 -IL PROGRAMMA SOFTWARE
Il software che abbiamo usato per programmare il robot si chiama RoboPro
FischerTechnik. E' semplice e intuitivo perché si basa su un meccanismo di blocchi
del software, paragonabili a diagrammi di flusso. Lo scambio di dati tra i moduli del
software e i sottoprogrammi può avvenire sia tramite l'unione di variabili che
attraverso l'unione di connessioni grafiche. Inoltre, il linguaggio di programmazione
grafica ROBO Pro presenta tutti gli elementi importanti dei moderni linguaggi di
programmazione, come allineamenti, funzioni, ricorrenze, oggetti, eventi asincroni e
multielaborazione. I programmi vengono automaticamente convertiti in linguaggio di
programmazione cosicché anche i programmi più complessi possono essere eseguiti
in modo efficiente. Questo rende il software accessibile anche ai principianti come
nel nostro caso.

CAP. 10 - FONTE DI ALIMENTAZIONE
I motori vengono alimentati da una batteria fornita dal kit FischerTechnik.

CAP. 11 -LA DOTAZIONE DEL CARRELLO MULTIFUNZIONE
Oltre agli oggetti di uso comune abbiamo dotato il carrellino di un Google assistant
che abbiamo costruito utilizzando il kit dopo aver tentato di assemblarlo
autonomamente.
Abbiamo seguito le istruzioni qui di seguito riportate:
https://aiyprojects.withgoogle.com/voice/
Abbiamo iniziato collegando la scheda PCB, la Voice HAT che controlla i microfoni
e l’interruttore, alla Raspberry Pi 3 con l’aiuto di due piccoli sollevatori di plastica.
Poi con un cacciavite abbiamo collegato i due cavi dell’altoparlante (il rosso è il
positivo e il nero è negativo). Abbiamo collegato il resto dei cavi alla scheda e
collocato il tutto nel cartone. Piegato lasciando in vista le scritte e inserito per primo
l’altoparlante. Poi abbiamo inserito la Raspberry Pi 3 insieme al Voice Hat. Abbiamo
montato la scatola e inserito tutto l’insieme. Successivamente abbiamo fissato la
sezione che ospita l’interruttore e montato il meccanismo con il LED e l’interruttore e
per finire abbiamo collegato i cavi facendo attenzione all’ordine corretto (rosso e
azzurro fuori; nero e bianco in mezzo).
Infine, abbiamo collegato la scheda con i due microfoni e l’abbiamo attaccata con un
po’ di nastro adesivo al coperchio. Una volta che era tutto montato e pronto, abbiamo

installato il software nella scheda microSD che abbiamo inserito nella Raspi. Per
avviare la Raspebby Pi 3 con il Voice kit bisogna collegarla ad un monitor con un
cavo HDMI e ad una tastiera con mouse.
CAP. 12 - IL GIARDINO FIORITO/AROMATICO
Il progetto prevede la realizzazione un angolo verde all’interno dell’abitazione per la
coltivazione di piccole piantine. Il sistema di irrigazione automatico consente
all’anziano di mantenere e curare le proprie coltivazioni senza richiedere un
eccessivo impegno.
La struttura è costituita da:
 Una scheda Arduino UNO
 Un sensore DHT-11 di temperatura e umidità
 Un display LCD 16×2
 Un potenziometro 10K
 Un modulo relè 5V
 Una elettrovalvola in ottone
Il sensore di temperatura e umidità posizionato all’interno del vaso invia i valori alla
scheda Arduino che li trasmette sul display, così è possibile controllarli in ogni
momento. Quando l’umidità rilevata scenderà sotto un certo livello si azionerà
l’elettro valvola facendo scendere l’acqua da una bottiglia ad essa collegata.
L’elettrovalvola è alimentata tramite la presa della corrente dell’appartamento, mentre
gli altri dispositivi sono alimentati da una power bank ricaricabile; all’interno della
costruzione è stato inserito un potenziometro che regola la luminosità del display in
modo da calibrarla a seconda delle necessità e così risparmiare energia. Per isolare i
componenti elettrici dall’ambiente umido è stata realizzata una piccola scatolina in

plastica con la stampante 3D.
La struttura iniziale è quella schematizzata sopra, ad essa è stato aggiunto un
collegamento dal pin 13 della scheda al relè, il quale a sua volta è stato collegato
all’elettrovalvola e alla corrente.
Il codice di programmazione è il seguente:
#include <LiquidCrystal.h> #include <DHT.h> #include "DHT.h" #define DHTPIN 8
// 8 è il pin di Arduino a cui collego il sensore di temperatura
#define DHTTYPE DHT11 // dht11 è il tipo di sensore usato
dht(DHTPIN, DHTTYPE);
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // connessione display (pin)
void setup() {

lcd.begin(16, 2);
// imposto il tipo di display (colonne, righe)
lcd.print("Temperatura");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Umidita'");
pinMode(13, OUTPUT); }
void loop() {
int t = dht.readTemperature(34);
int h = dht.readHumidity(34); // posiziono il cursore alla colonna 12 e riga 0
lcd.setCursor(14, 0);
lcd.print(t);
lcd.setCursor(14, 1);
lcd.print(h);
if(h<80){
digitalWrite(13, HIGH);} // azionamento dell’elettrovalvola
else { digitalWrite(13, LOW);}
}
CAP. 13 BOT TELEGRAM
Il nostro progetto comprendeva anche l’interazione tra l’anziano e la sua fioriera
tramite un bot Telegram, installato sul cellulare nel nonno, che comunicava con lo
stesso Arduino che fa funzionare i sensori di temperatura e umidità.
Quest’ultimi rilevano due valori che l’Arduino manda al Bot Telegram dell’anziano
come se fossero dei messaggi. Il nonno deve solamente inviare al Bot i messaggi
/temperatura e /umidità e riceverà rispettivamente i valori della temperatura e
dell’umidità della terra. Per la realizzazione di questo progetto ci siamo ispirati a più
siti web in cui veniva spiegato come far interagire Arduino con l’applicazione
Telegram, tuttavia abbiamo riscontrato vari problemi con l’ESP8266, un componente
i alcuni dei siti su cui ci siamo basati.

https://ludusrusso.cc/2017/04/15/accendere-led-con-arduino-e-telegram/
https://create.arduino.cc/projecthub/Arduino_Genuino/telegram-bot-library-ced4d4
http://www.piersoft.it/arduino-mkr1000-telegram-sensore-temperatura-umidita/
https://create.arduino.cc/projecthub/JohnWick/telegram-bot-with-esp8266-dbada8
Questo è il codice per inizializzare l’ES8266:

CAP. 14 -IL PANNELLO KONNEX
Alla squadra e ad altri compagni è stata fornita, da parte dello sponsor pwc ,
l'opportunità di seguire un CORSO DI QUALIFICA SMARTPRO di 16 ore presso il
FENICE ENERGY PARK nonché sostenere il relativo esame di certificazione
acquisito da tutti gli studenti.
Il corso applica le linee guida del progetto europeo BRICKS di ENEA e i dettami
della UNI CEI TS1 1672 per un percorso formativo che parte da un'introduzione della
domotica sino alla vera e propria realizzazione di un sistema domotico, con quadro
normativo.
La domotica è nata nel corso della terza rivoluzione industriale allo scopo di studiare,
trovare strumenti e strategie per:

• migliorare la qualità della vita;
• migliorare la sicurezza;
• risparmiare energia;
• semplificare la progettazione, l'installazione, la manutenzione e l'utilizzo della
tecnologia;
• ridurre i costi di gestione;
• convertire i vecchi ambienti e i vecchi impianti
L'impianto elettrico è un sistema che coinvolge più impianti dell’edificio e che mette
in comunicazione tutti i dispositivi tra di loro.
L'impianto domotico è l’incontro tra elettronica, telecomunicazioni e impianto
elettrico normalmente il comando è separato funzionalmente dall’attuatore ed i due
componenti si trasmettono le informazioni utilizzando la rete bus

La potenza viene portata solo dove è necessaria (agli “attuatori”)
Ai comandi viene portato solo il bus che collega tutti i dispositivi dell’impianto,
attuatori e comandi
Un altro aspetto molto importante della domotica, è la possibilità di poter espandere
gli impianti in modo pressoché illimitato, questo aspetto è molto importante e deve
essere comunicato efficacemente al cliente, in modo da coinvolgerlo in una
realizzazione di un impianto entry level, per poi consentirgli di espandere le
funzionalità in base alle sue esigenze future.

L’impianto funziona grazie a dei “messaggi” che vengono inviati lungo il bus ad
esempio quando viene premuto un pulsante.
Ogni attuatore, quando riceve un messaggio ad esso inviato chiude un contatto.
I sensori sono i sensi dell'impianto di domotica e la loro presenza eleva il livello di
intelligenza complessivo dell'impianto, facendo la differenza tra domotica e sistemi
tradizionali. Fanno parte della famiglia dei sensori anche i contatti magnetici
utilizzati per il controllo di porte e finestre, le cellule fotoelettriche, i contatti a fune
per le tapparelle, i crepuscolari, i contatti a vibrazione per il controllo delle rottura dei
vetri e la protezione di casseforti, i rivelatori ottici di fumo.

RINGRAZIAMENTI:
Il nostro ringraziamento va a tutti i genitori che ci hanno aiutato e sostenuto in questa
nostra impresa, e in particolare al signor Massimo Fioraso e a Federica Arista, al
signor Silvio Varagnolo, ai prof. Michele Moro ed Emanuele Menegatti di UNIPD e
ai dottorandi Francesca Agatolio e Nicola Castaman che ci hanno incoraggiati e
spronati a trovare nuove strade e nuove soluzioni, alla nostra DSGA Rosaria Vulpiani
e alla DS Alberta Angelini che è sempre entusiasta dei Progetti in cui ci cimentiamo.
“Guardate le stelle nel cielo e non solo la terra ai vostri piedi. Provate a trarre un senso da ciò che
vedete e domandatevi cosa fa esistere l’universo. Siate curiosi. (...) Farci capire che siamo tutti
differenti l’uno dall’altro, che non esiste un essere umano standard, ma siamo tutti parte della
stessa umanità. Ci distingue la capacità di creare e la creatività può avere molte forme, dalle cose
pratiche a quelle teoriche. Per quanto la vita possa sembrare difficile, c’è sempre qualcosa che
potete fare e qualcosa in cui potete eccellere. Perciò, qui, stasera, celebriamo l’eccellenza,
l’amicizia e il rispetto. Buona fortuna a tutti voi” Stephen Hawking

Nessun commento:

Posta un commento