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TUTORIAL - MOTORE MEDIO LEGO MINDSTORMS EV3

In questo tutorial tratteremo l’utilizzo del servomotore medio del kit Lego® Mindstorms® EV3 Education. In particolare:
  • Specifiche tecniche e caratteristiche del motore medio;
  • Idee di costruzione;
  • Installazione del motore medio;
  • Programmazione...

  by Weturtle Team

Lego® Mindstorms® EV3

Introduzione

In questo tutorial tratteremo l’utilizzo del servomotore medio del kit Lego® Mindstorms® EV3 Education. In particolare:
  • Specifiche tecniche e caratteristiche del motore medio;
  • Idee di costruzione;
  • Installazione del motore medio;
  • Programmazione del motore medio;
  • Possibili problemi.
Tecnologie impiegate:

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Specifiche tecniche e caratteristiche del motore medio


Il motore medio, rappresentato in Fig. 1, è più piccolo e leggero rispetto ai motori grandi presenti nello stesso kit. Le sue caratteristiche principali sono:
  • Contagiri con precisione di un grado, impiegato per il feedback di controllo sul funzionamento del motore;
  • Velocità di rotazione di 240-250 giri/minuto;
  • Coppia motrice di 8 N/cm;
  • Coppia massima di 12 N/cm.

Paragonando le specifiche con quelle dei motori grandi si può notare che il motore medio è caratterizzato da una velocità di rotazione più elevata, a spese di una inferiore coppia motrice. In pratica questo motore offre la possibilità di avere tempi di reazione più rapidi ma con un carico inferiore.

Idee di costruzione

Le dimensioni ridotte di questo motore lo rendono adatto per applicazioni molto versatili. Se si decide di costruire liberamente sfruttando il movimento trasmesso dal motore medio, bisogna tenere in considerazione che la rotazione viene trasmessa frontalmente rispetto al motore, come illustrato in figura 2.
Se si preferisce, invece, seguire le istruzioni di montaggio ufficiali (rese disponibili sia nel sito ufficiale LEGO®, sia all’interno del software Lego® Mindstorms®), ci sono diverse possibilità. Tra di esse si segnalano due costruzioni:
  • Motore medio equipaggiato alla base motrice (vedi figura 3), così da avere una sorta di piccola “gabbia mobile”, che può essere impiegata per catturare piccoli oggetti e trascinarli in altre posizioni.
  • Braccio meccanico (vedi figura 4). Per costruirlo si possono seguire le istruzioni del “braccio robotico H25” dalla numero 71 alla 91; poi si può decidere di equipaggiarlo a qualsiasi altra costruzione, inclusa la base motrice (vedi figura 5).

Installazione del motore medio

A prescindere dal tipo di costruzione realizzata, l’installazione si ultima connettendo il motore medio al mattoncino intelligente. Per farlo va collegato mediante i cavetti neri messi a disposizione nel kit a una delle porte di output del mattoncino, segnalate dalle lettere A, B, C o D (vedi Fig. 6).
Si consiglia di connettere il motore medio alla porta A, in quanto considerata predefinita dal software.
Per verificare la corretta installazione del motore si può agire in due modi:
  • Direttamente dal menu interno del mattoncino: navigare fino alla terza tab (utilizzando i tasti direzionali destro e sinistro) e selezionare la voce Port View (Fig. 7). Navigare all’interno delle varie porte fino a raggiungere quella a cui abbiamo collegato il motore medio (utilizzando i tasti direzionali). Se la connessione è andata a buon fine, vedremo un’icona che rappresenta il motore medio e informazioni in tempo reale sui gradi rotazione che sta eseguendo (Fig. 8)
  • Dal software Lego® Mindstorms®. Dopo aver collegato il robot al computer (tramite cavo USB o connessione Bluetooth) possiamo verificare le informazioni relative allo stato del mattoncino nella parte in basso a destra dell’interfaccia. Selezionando la seconda scheda (anche qui nominata Port view, e mostrata in figura 9) avremo accesso a tutte le informazioni relative ai componenti collegati al mattoncino. In particolare, dobbiamo controllare che l’icona rappresentativa del motore medio sia presente in corrispondenza della stessa porta a cui l’abbiamo collegato in precedenza. Oltre all’icona, in alto troveremo in tempo reale i gradi di rotazione eseguiti dal motore.

Programmazione del motore medio

Per programmare il movimento del motore medio dobbiamo sfruttare il blocco omonimo che si trova nella categoria “Azione”, ovvero il primo blocco verde (Fig. 10).
Una volta trascinato nell’area di lavoro, accertiamoci che comunichi il comando alla stessa porta a cui abbiamo collegato il motore medio, riportata nel riquadro bianco in alto a destra. Se abbiamo deciso di connettere il motore medio alla porta A non dovremmo avere problemi, in alternativa sarà sufficiente cliccare sul piccolo riquadro bianco e modificare il nome della porta di output in quella che desideriamo (fig. 11).
Cliccando il tasto posto al di sotto del disegno del motore possiamo cambiare la modalità di utilizzo del blocco:
  • Off: il motore viene spento. Solitamente questa modalità viene impiegata per arrestare il movimento innescato da un blocco in modalità on. Come si può vedere dalla figura 12, in questo caso abbiamo un unico parametro da impostare, che rappresenta il modo in cui viene arrestato il movimento. Di default lo troviamo su “Frena”, che provoca un arresto immediato del movimento del motore. Possiamo cambiarlo in “In folle”, che provoca solamente un’interruzione nell’alimentazione del motore; il movimento continuerà in folle fino ad arrestarsi in maniera più dolce.
  • On: si dà al motore il comando di accendersi, ma il programma prosegue immediatamente al blocco successivo. Se non sono presenti altri blocchi, complessivamente non si osserverà un movimento apprezzabile del robot (vedi figura 13). Per poter muovere il motore in maniera significativa sarà necessario aggiungere un altro blocco che gli dia indicazioni su quanto tenere acceso il motore, come in figura 14, dove il blocco attesa fa rimanere acceso il motore per 2 secondi. Ad ogni modo, l’unico parametro che possiamo modificare utilizzando il blocco movimento in questa modalità è la potenza da dare al motore. Essa può andare da -100 a 100, dove il segno indica il verso di rotazione (orario o antiorario), e il modulo l’effettiva potenza erogata in percentuale. Maggiore è il modulo, maggiore sarà la velocità di movimento del motore medio.
  • Movimento per secondi: permette di far muovere il motore per il numero di secondi indicati (vedi fig. 15). È un modo alternativo, e più efficiente, rispetto a quello illustrato in figura 14. I parametri modificabili sono, in ordine, la potenza, il numero di secondi per cui portare avanti il movimento e il modo in cui viene arrestato il movimento.
  • Movimento per gradi: permette di far muovere il motore per un certo numero di gradi di rotazione (vedi fig. 16). I parametri modificabili sono, in ordine, la potenza, il numero di gradi di rotazione da compiere e il modo in cui viene arrestato il movimento.
  • Movimento per rotazioni intere: permette di far muovere il motore per un certo numero di rotazioni intere (vedi fig. 17). Una rotazione intera corrisponde a 360° di rotazione. I parametri modificabili sono, in ordine, la potenza, il numero di rotazioni da compiere e il modo in cui viene arrestato il movimento.

Possibili problemi

Se il mattoncino non rileva la presenza del motore, è possibile che ci siano problemi relativi alla connessione del motore. In questo caso è bene accertarsi che il cavo sia correttamente collegato (è una buona idea staccarlo e riattaccarlo per accertarsi che non sia leggermente scivolato fuori sede) o, eventualmente, sostituire il cavo con un altro nell’ipotesi che sia danneggiato.
Se il motore medio non si muove ma è correttamente collegato, accertarsi di non aver impiegato un blocco movimento in modalità “ON” senza altri blocchi che indichino per quanto portare avanti l’azione di movimento. Si consiglia di costituire il blocco in modalità “ON” con uno in modalità “Movimento per secondi”.
Se il motore medio si muove, ma il resto delle azioni non vengono eseguite, è possibile che il motore sia fisicamente ostacolato e che il programma non riesca a terminare l’azione di movimento. Se la costruzione del robot non permette al motore di compiere movimenti troppo ampi e, per esempio, impostiamo il blocco movimento per far compiere un numero di rotazioni troppo elevato, il motore non riuscirà mai fisicamente a raggiungere il numero di rotazioni specificato da noi. Si consiglia, in questo caso, di ridurre il numero di rotazioni intere / gradi di rotazioni e di riprovare. In alternativa, è possibile sfruttare la modalità “movimento per secondi”, che non presenta questo ostacolo.

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