Come Costruire un Robot Telecomandato

Prendi consapevolezza di ciò che costruirai. Il primo passo nell'ideazione di un robot telecomandato è riconoscere che non hai intenzione di costruire un robot umanoide a grandezza naturale, con due gambe, che può fare tutte le tue faccende. Né costruirai un robot con più arti in grado di raggiungere e raccogliere pesi da 100 chili. Devi iniziare a costruire un robot che possa andare avanti, indietro, a sinistra e a destra, controllato da te in modalità wireless. Tuttavia, dopo che avrai gettato le basi e costruito questo semplice robot, potrai aggiungere e modificare diversi dettagli. Solitamente dovresti seguire il principio secondo cui nessun robot è mai finito. Può sempre essere migliorato.

Progetta il tuo robot. Prima di costruirlo, ancora prima di ordinare i pezzi, dovrai progettarlo. Per il tuo primo robot dovresti scegliere un design semplice, con due soli servomotori su un pezzo di plastica. Questo progetto è davvero semplice e di solito lascia spazio supplementare per aggiungere funzionalità extra dopo la realizzazione. Pensa di costruire qualcosa di 15 x 20 cm circa. Potrai disegnarlo sulla carta con un righello a grandezza naturale proprio perché è piuttosto piccolo. Quando invece penserai a un robot più grande e più complesso, dovresti imparare a utilizzare CAD o un programma simile, come Google Sketchup.

Scegli i pezzi. Non è ancora il momento di ordinare i pezzi, ma dovresti sceglierli ora e sapere dove acquistarli. Cerca di ordinarli da un numero ristretto di siti per risparmiare sulle spedizioni. Ti servirà il materiale per il telaio, due "servo" motori, una batteria, un trasmettitore e un ricevitore.

• Scegli un servomotore. Per spostare il robot sarà necessario utilizzare dei motori. Il primo darà potenza a una ruota e il secondo all'altra. In questo modo potrai implementare il metodo più semplice per sterzare: la trasmissione differenziale. Questo significa che il robot andrà avanti quando entrambi i motori girano in avanti, andrà in retromarcia quando entrambi i motori girano all'indietro e girerà quando un motore è attivo e l’altro resta fermo. Un servomotore è diverso da un motore DC di base, perché è orientato, può solo girare di 180° e può tornare indietro sulla sua posizione. Questo progetto utilizzerà dei servomotori perché rendono il movimento più facile e non dovrai acquistare un costoso "regolatore" o una scatola a parte di ingranaggi. Dopo aver capito come costruire un robot radiocomandato, potrai farne un altro (o modificare il primo) utilizzando dei motori DC, piuttosto che dei servomotori. Ci sono quattro caratteristiche di base di cui è necessario preoccuparsi quando si acquistano dei servomotori: velocità, coppia, dimensioni/peso, e se sono modificabili a 360°. Poiché i servomotori possono solo girare di 180°, il robot sarebbe in grado solo di avanzare un po'. Se il motore è modificabile a 360°, puoi far sì che giri continuamente. Assicurati che il motore sia davvero modificabile a 360°. Dimensioni e peso non sono molto importanti in questo progetto, perché probabilmente avrai spazio in abbondanza. Cerca di creare qualcosa di medie dimensioni. La coppia è la forza dei motori. È quello per cui vengono utilizzati gli ingranaggi. Se non ci sono ingranaggi e la coppia è bassa, probabilmente il robot non potrà avanzare, perché non ne avrà la forza. Cerca di avere una coppia elevata, ma più sarà alta, più sarà bassa generalmente la velocità. Per questo robot, cerca di ottenere un buon equilibrio tra velocità e coppia. Potrai sempre acquistare e montare un servomotore più potente o più veloce dopo aver completato la costruzione. Procurati il servomotore HiTec HS-311 per il tuo primo robot RC (a controllo remoto, cioè telecomandato): ha un grande equilibrio tra velocità e coppia, è poco costoso e ha una dimensione adatta a questo robot. Il servomotore HiTec HS-311 può essere comprato qui.
  • Poiché il servomotore può normalmente girare solo di 180 gradi, devi modificarlo per avere una rotazione continua. Modificandolo annullerai la garanzia, ma bisogna farlo. Per istruzioni dettagliate su come modificare un servomotore vai qui.
• Scegli una batteria. Devi procurarti qualcosa per alimentare il tuo robot. Non tentare di utilizzare la corrente AC: non devi collegarlo al muro. Devi utilizzare l'alimentazione CC, cioè le batterie.
  • Scegli il tipo di batteria. Ci sono tre tipi tra cui poter scegliere: alcaline, NiMH e NiCad, polimeri di litio (LiPo).
    • Le batterie Lipo sono le più recenti ed estremamente leggere. Tuttavia sono pericolose, costose e richiedono un caricabatterie speciale. Utilizza questo tipo di batteria solo se hai già esperienza di robotica e sei disposto a spendere di più per il robot.
    • Le batterie al nichel-cadmio sono le comuni batterie ricaricabili. Sono inserite in moltissimi robot. Il problema più grande con queste batterie è che, se le carichi quando non sono completamente scariche, non terranno più una carica completa.
    • Le batterie NiMH sono molto simili alle batterie NiCad in dimensioni, peso e prezzo, ma in generale hanno prestazioni migliori. In genere sono le batterie raccomandate per il progetto di un principiante.
    • Le alcaline sono le comuni batterie che non ricaricabili. Ne avrai già alcune perché sono a buon mercato e facili da reperire. Tuttavia si scaricano velocemente e devi comprarle più e più volte. Non usarle.
  • Scegli le specifiche delle batterie. Devi scegliere una tensione per il tuo blocco batteria. Le più comuni nei robot sono da 4,8 V e da 6,0 V. Con queste, la maggior parte dei servomotori si muoverà bene. Solitamente è consigliabile prendere la 6,0 V (che va bene per la maggior parte dei servomotori) perché permetterà al tuo servomotore andare più velocemente e avere più potenza. Ora è necessario affrontare la capacità del pacco batteria del tuo robot, che è in mAh (milliampere/ora). Più alta è la capacità, meglio è, ma diventa anche più costosa e di solito più pesante. Per le dimensioni del robot che stai costruendo, si consigliano circa 1800 mAh. Se devi scegliere tra 1450 o 2000 mAh a parità di tensione e peso, scegli 2000 mAh. Sarà anche più costosa di un paio di euro, ma è comunque la migliore batteria polivalente che ci si possa procurare. Assicurati di avere un caricabatterie con cui ricaricare il pacco batterie. Qui puoi acquistare una batteria NiMH da 6,0 V e 2000 mAh.
• Scegli il materiale per il tuo robot. Avrai bisogno di un telaio per collegare tutti i componenti elettronici. La maggior parte dei robot di queste dimensioni sono realizzati in plastica o alluminio. Per un principiante, si consiglia di utilizzare un tipo di plastica chiamato HDPE. Questa plastica può essere lavorata facilmente ed è a buon mercato. Al momento di decidere lo spessore, prendila di circa 5 mm. Per quanto riguarda la grandezza del foglio, probabilmente ne dovrai prendere uno abbastanza ampio nel caso in cui sbagliassi a tagliare. Solitamente si consiglia di prendere almeno il doppio della superficie occorrente per il tuo robot. Un pezzo di HDPE da 5 x 600 x 600 millimetri può essere comprato qui.
• Scegli un trasmettitore/ricevitore. Questa sarà la parte più costosa del tuo robot. Può anche essere considerata la più importante, perché senza di essa il robot non può fare nulla. Si consiglia altamente di acquistare un buon trasmettitore/ricevitore con cui cominciare, perché è il dispositivo che limiterà le caratteristiche del robot. Un trasmettitore/ricevitore a buon mercato muoverà bene il robot, ma non potrai aggiungere niente altro. Inoltre il trasmettitore potrà essere utilizzato per altri robot che costruirai in futuro. Così, invece di comprarne uno poco costoso adesso e uno più caro in un secondo tempo, acquistane ora uno migliore. Ti farà risparmiare denaro nel lungo periodo. Comunque, esistono diverse frequenze da poter utilizzare. Le più comuni sono 27 MHz, 72 e 75 MHz e 2,4 GHz. La 27 MHz può essere utilizzata per aerei o automobili. È impiegata comunemente nei giochi telecomandati economici: non è raccomandata se non per piccoli progetti. La 72 MHz può essere utilizzata solo per i velivoli. Essendo normalmente usata nei modelli di grandi dimensioni, è illegale l'uso nei veicoli di superficie. Se impieghi questa frequenza, non solo stai violando la legge, ma potrebbe interferire con un costoso aeroplano di linea che vola nelle vicinanze. Rischi di causare un incidente aereo, con costi immani per la riparazione o, peggio ancora, metteresti in pericolo la vita delle persone. Quella a 75 MHz, invece, è fatta solo per uso superficiale: potresti utilizzarla. Tuttavia la frequenza di 2,4 GHz è la migliore. Ha meno interferenze rispetto a qualsiasi altra frequenza. È consigliabile spendere pochi euro in più per avere un trasmettitore a 2,4 GHz con ricevitore. Dopo aver deciso la frequenza da utilizzare, devi stabilire quanti «canali» userai sul trasmettitore/ricevitore. Il numero dei canali corrisponde praticamente a quante funzioni puoi controllare sul tuo robot. Per questo robot ne servono almeno due. Un canale permetterà al tuo robot di andare avanti/indietro e un altro gli consentirà di andare a destra o sinistra. Tuttavia si consiglia di averne almeno tre. Questo perché, dopo che avrai costruito il robot, potrai sempre aggiungere un'altra funzione. Se ne prendi quattro, di solito avrai due joystick. Con quattro canali trasmettitore/ricevitore potrai aggiungere alla fine un artiglio. Come detto prima, dovresti comprare adesso il miglior trasmettitore/ricevitore che il budget ti permette, così non dovrai acquistarne uno migliore più tardi. Potrai utilizzare nuovamente il trasmettitore e ricevitore anche su altri robot che potrai costruire in futuro. Lo Spektrum DX5e a 5 canali 2,4 GHz Radio System Mode 2 e l’AR500 possono essere acquistati insieme qui.
• Scegli le ruote. Quando scegli le ruote, le tre cose più importanti di cui devi preoccuparti sono diametro, trazione e se si attaccheranno facilmente ai tuoi motori. Il diametro è la lunghezza della ruota da un lato all’altro, attraverso il punto centrale. Maggiore è il diametro della ruota, più va veloce e più può salire, ma avrà una coppia minore. Se hai una ruota più piccola, potresti non riuscire a salire facilmente o ad andare molto veloce, ma avrai più potenza. La qualità della trazione dipende dall'aderenza delle ruote alla superficie. Assicurati di avere ruote con un anello in gomma o schiuma, cosicché non scivolino. La maggior parte delle ruote adatte ai servomotori potranno essere avvitate correttamente, quindi non hai di che preoccuparti. È consigliabile un tipo di ruota tra i 3 e i 5 pollici di diametro con un anello di gomma intorno. Avrai bisogno di due ruote. Le ruote a disco di precisione possono essere acquistate qui.

Ora che hai selezionato le parti, puoi procedere con l'ordine online. Cerca di acquistarle da un numero ristretto di siti per tentare di risparmiare sulla spedizione, soprattutto se acquisti tutto contemporaneamente.

Misura e taglia il telaio. Prendi un righello e un pennarello e misura la lunghezza e la larghezza del telaio sul materiale che intendi utilizzare per la struttura. Conviene farlo di circa 15 x 20 cm. Prendi le misure giuste: le linee non devono essere storte e assicurati che la lunghezza sia giusta. Ricorda: le misure si prendono due volte, ma si può tagliare una volta sola! Ecco: adesso puoi tagliare. Se utilizzi dell’HDPE, dovresti essere in grado di tagliarlo allo stesso modo in cui tagli un pezzo di legno delle stesse dimensioni.

Assembla il robot. Adesso che hai tutti i tuoi materiali e che hai tagliato il telaio, non ti resta che assemblarli tutti insieme. In realtà questo può rivelarsi il passaggio più semplice se hai progettato bene il robot.

• Monta i servomotori nella parte inferiore del pezzo di plastica, verso il lato anteriore. Dovrebbero essere messi lateralmente affinché ogni “corno” dell'albero (la parte del servomotore che si muove) dia verso una faccia laterale. Assicurati che ci sia abbastanza spazio per montare le ruote.
• Fissa le ruote al servo, utilizzando le viti fornite con esso.
• Attacca un pezzo di velcro sul ricevitore e l'altro sul gruppo batteria.
• Metti sul robot due pezzi di velcro - in modo che questo presenti l’altra faccia - e attaccaci il ricevitore e il gruppo batteria.
• Ora dovresti avere un robot che mostra due ruote nella parte anteriore e che, invece, tocca il pavimento sulla parte posteriore. Non ci sarà una terza ruota su questo robot: è proprio pensato perché la schiena scivoli lungo il pavimento.

Collega i fili. Ora che il robot è montato, basta collegare tutto al ricevitore. Inserisci la batteria nella presa del ricevitore con la scritta "Batteria". Assicurati di collegarla in modo corretto. Adesso, collega i servomotori nei primi due canali sul ricevitore, dove vedi scritto "Canale 1" e "Canale 2".

Carica la batteria. Scollega la batteria dal ricevitore e collegala al caricabatterie. Attendi fino a quando la batteria non sarà carica. Ciò potrebbe richiedere anche 24 ore, quindi dovrai essere paziente.