TUTORIAL- SENSORE A ULTRASUONI PER IL KIT LEGO SPIKE

•  Caratteristiche del sensore ad ultrasuoni 
•  Installazione del sensore ad ultrasuoni 
•  Programmazione del sensore ad ultrasuoni con esempi 
•  Buone pratiche di utilizzo

• Kit Lego Education Spike Prime 
• Computer
• Software LEGO Education SPIKE

Il sensore ad ultrasuoni è un dispositivo che sfrutta gli ultrasuoni per rilevare la presenza di oggetti nell'ambiente circostante. Gli ultrasuoni sono onde sonore ad alta frequenza ( vanno al di là della capacità uditiva dell'orecchio umano) che vengono emesse dal sensore e rimbalzano sugli oggetti, permettendone la rilevazione.

Il sensore a ultrasuoni, noto anche come sensore di distanza è utilizzato nella robotica per permettere ai robot di "vedere" l'ambiente circostante e di evitare ostacoli. Questo è particolarmente utile in situazioni in cui il robot deve navigare in spazi ristretti o in ambienti sconosciuti.

Ma gli inventori di questa tecnologia hanno preso spunto in primis dalla natura! Alcuni animali ad esempio (fig. 1) utilizzano gli ultrasuoni per muoversi, cacciare, comunicare:

Pipistrelli: utilizzano queste onde per la caccia e la navigazione. I loro ultrasuoni sono così precisi che possono individuare gli insetti in volo e evitarli. 
Cetacei: (balene, delfini, etc.): utilizzano gli ultrasuoni per comunicare tra loro e per localizzare il cibo e gli oggetti nell'acqua.
Cani: possono udire ultrasuoni a frequenze superiori a quelle udite dall'orecchio umano e possono utilizzarli per comunicare tra loro.
Gatti: sono in grado di percepire gli ultrasuoni e utilizzarli per cacciare.

Il sensore di distanza offre una portata massima di 200 cm e una precisione di +/- 1 cm, garantendo misurazioni piuttosto accurate. Attraverso l'utilizzo di onde sonore e l'elaborazione di dati, il sensore è in grado di fornire una misura numerica della distanza da un oggetto che si trova di fronte ad esso.

Il sensore utilizza la tecnologia Time of Flight per determinare la distanza di oggetti situati di fronte ad esso ed è in grado di emettere impulsi ad alta frequenza, che vengono riflessi dall'oggetto e tornano al sensore. La distanza viene calcolata misurando il tempo trascorso tra l'invio dell'impulso e il suo ritorno. Il sensore ad ultrasuoni fornisce un valore numerico della distanza in modalità di misura. L'unità di misura della distanza può essere selezionata tra:

Pollici: il range di misurazione sarà compreso tra 2 e 79 pollici, con una precisione di +/- 0,394 pollici.
Centimetri: il sensore restituisce una misurazione compresa tra 4 e 200 centimetri, con una precisione di +/- 1 centimetro.
Percentuale: il sensore fornisce una lettura compresa tra 0% e 100%.

L’installazione è immediata e semplice: per poter funzionare basta connetterlo, attraverso il cavo bianco di connessione presente sul sensore, al mattoncino SPIKE utilizzando le porte di ingresso (A, B, C, D, E o F). (fig. 2)

• Esempio 1: Arrestarsi ad una certa distanza prima di un ostacolo

• Esempio 2: Movimento lineare con evita ostacoli:

• Esempio 3: Utilizzare il valore numerico del sensore ad ultrasuoni per controllare la potenza di un motore.

1. Posizionamento del sensore: il sensore ad ultrasuoni dovrebbe essere posizionato in modo tale da avere una vista chiara dell'ambiente circostante senza ostacoli o interferenze.
2. Angolo di rilevamento: il sensore ad ultrasuoni ha un angolo di rilevamento di circa 60 gradi, quindi assicurarsi di posizionarlo in modo che possa coprire l'intera area di interesse.
3. Distanza minima di rilevamento: il sensore ad ultrasuoni non può rilevare oggetti che si trovano a meno di 3 cm di distanza, quindi assicurarsi di non posizionare il sensore troppo vicino ad altri oggetti.
4. Condizioni ambientali: il sensore ad ultrasuoni potrebbe non funzionare correttamente in ambienti molto rumorosi, come in presenza di forte vento o su superfici molto riflettenti.
5. Risoluzione: il sensore ad ultrasuoni ha una risoluzione limitata e potrebbe non essere in grado di rilevare oggetti molto piccoli o con superfici irregolari.