Dirigibile opzione robotica

DIRIGIBILE

RADIOCOMANDATO

Ecco due esempi di come abbiamo scritto i software per il radiocomando e per il dirigibile attraverso il linguaggio di programmazione Mindstorms

Come scrivere i software?

Opzione Robotica - Scuola Media Stabio

Doc. Mattia Rossi e Manuel Weiss

2012-2013

prima non c'era

Abbiamo raccolto le idee e definito le aree tematiche.

ma realizzabile

Abbiamo dovuto far fronte a vari limiti: tempo, hardware, software, materiale, costi, ecc.

Il ruolo del docente è quello di dare coerenza, rendere organico e permettere la realizzazione pratica del progetto elaborato dagli allievi.

Tutto ciò che prima non c'era ma

realizzabile in modo essenziale e globale.

Bruno Munari

Cos’è un aeromobile?

Come ideare e costruire un radiocomando?

Il radiocomando

Esso dispone di quattro sensori touch (1-2-3-4), che servono a impartire i comandi al dirigibile.

Premendo il sensore 2 il radiocomando invia un messaggio bluetooth al dirigibile, che aziona l’elica sinistra. Il dirigibile curva così a destra.

Premendo il sensore 1 il radiocomando invia un messaggio bluetooth al dirigibile, che aziona l’elica destra. Il dirigibile curva così a sinistra.

Premendo il sensore 3 il radiocomando invia un messaggio bluetooth al dirigibile, che aziona l’elica posta sotto la gondola. L’elica girando in senso orario spinge in alto il dirigibile.

Premendo entrambi i sensori 1+2 il radiocomando invia due messaggi bluetooth al dirigibile, che aziona entrambe le eliche. Il dirigibile procede dritto.

Premendo il sensore 4 il radiocomando invia un messag-gio bluetooth al dirigibile, che aziona l’elica posta sotto la gondola. L’elica girando in senso antiorario spinge in basso il dirigibile.

Grazie alla tecnologia Lego e all’ambiente di sviluppo Mindstorm è possibile fare comunicare più dispositivi (robots) tra loro tramite la tecnologia Bluetooth (onde radio).

Il tipo di tecnologia radio utilizzata dal Bluetooth risale alle scoperte pionieristiche dei militari del 1940. Anche se la tecnologia Bluetooth, così come la conosciamo oggi, è stata inventata nel 1994 dagli ingegneri della Ericsson, una società svedese.

Il nome è ispirato a Harald Blåtand (Harold Bluetooth in inglese), re Aroldo I di Danimarca (901 - 985 o 986), abile diplomatico che unì gli scandinavi introducendo nella regione il cristianesimo. Gli inventori della tecnologia devono aver ritenuto che fosse un nome adatto per un protocollo capace di mettere in comunicazione dispositivi diversi (così come il re unì i popoli della penisola scandinava con la religione).

Un aeromobile è un tipo di velivolo dotato di un sistema di propulsione e sterzatura. È in grado di galleggiare nell’aria grazie alla presenza di un gas più leggero dell’aria come per esempio l’idrogeno (H), l’elio (He) o l’aria calda, secondo i principi di Archimede.

Gli aeromobili sono chiamati anche dirigibili e insieme ai palloni corrispondono a due sottocategorie degli aerostati.

Durante l’opzione di robotica abbiamo sviluppato un progetto (gennaio-giugno 2013) che prevede l’ideazione e la costruzione di due dirigibili non rigidi e radiocomandati grazie alla tecnologia Lego Mindstorm.

Figura1: Diversi tipi aerostati.

(Liberamente modificato da: The Airship “Simon”, The Design and Construction of a Radio Controlled Blimp, Realgymnasium Rämibühl 8001 Zürich, A Research Project November 1996 – February 1998, Maurice Rüegg, Cyril Lutz and Natalie Rüegg)

liberamente modificato e tradotto da www.bluetooth.com e tp://it.wikipedia.org/wiki/Harald_Blåtand

Quali eliche?

Didattica per progetti.

Con questo breve fumetto vorremmo darvi un assaggio di alcuni aspetti im-portanti da conside-rare, quando si sce-glie di lavorare per progetti.

Per il nostro dirigibile abbiamo utilizzato eliche aeronautiche, che sono eliche studiate per agire in una miscela di vapori e gas come è l'aria. Data la scarsa densità di quest'ultima, le eliche aeronautiche sono caratterizzate soprattutto dalle alte velocità di rotazione e dalla sottigliezza delle pale.

(Liberamente modificato da Wikipedia).

Abbiamo adattato delle leggerissime eliche di plastica in modo da risultare compatibili con i pezzi tecnici della Lego.

(Le immagini sono tratte da www.findthatpdf.com/)

Come attaccare i palloni?

Quale volume d'elio?

Quali sono le masse in gioco?

Per attaccare i palloni abbiamo preso ispirazione da un modello di dirigibile elaborato da due ingegneri danesi che lavorano per la Lego (www.brickit.dk).

Abbiamo utilizzato un tappo per le tubature dell’acqua, che abbiamo lavorato per poter ancorare alcuni pezzi tecnici Lego e una valvola.

Il pallone è attaccato al tappo con una fascia metallica.

He

L’elio è più leggero dell’aria:

• un litro di elio ha una massa di 0,1785 grammi;
• un litro di diazoto ha una massa di 1,2506 grammi per litro, e siccome quasi l’80% dell’aria che respiriamo è composta da tale gas, 1,25 grammi corrisponde ad una buona approssimazione della massa di un litro d’aria.

La massa relativa al volume dell'intero dirigibile dovrà essere uguale alla massa dello stesso volume d'aria.

Masse di alcune parti dei dirigibili:

Elica 8 g

Masse dei nostri dirigibili

Un metro cubo di elio può sollevare un chilogrammo.

Kit pallone grande 278 g

Kit pallone piccolo 178 g

H

Batterie stilo x2 47 g

L’idrogeno garantirebbe un maggiore galleggiamento, ma potrebbe esserci un rischio di autocombustione.

Motore 82 g

Blocco batteria 127 g

Blocco NXT 149 g

Prototipo

696 g