Realizzazione di un Self-Balancing Robot

Il progetto è finalizzato alla realizzazione di un “self-balancing” robot, ovvero un veicolo robotico in grado di mantenersi autonomamente in equilibrio su due ruote, grazie all’utilizzo di opportuni sensori di movimento e algoritmi di controllo. Questa tipologia di robot trova impiego in diversi settori, quali ad esempio il trasporto personale (Segway e hoverboards), la robotica domestica, e la logistica automatizzata. Il veicolo che si intende realizzare è un dimostratore tecnologico per finalità didattiche, di orientamento e di divulgazione scientifica. Servirà ad illustrare alcune nozioni fondamentali della teoria del controllo automatico, quali la stabilizzazione mediante retroazione di un sistema in equilibrio instabile e, più in generale, la classica architettura di un sistema di controllo per un dispositivo meccatronico. La struttura meccanica, che comprende il telaio e due ruote motrici azionate da motori elettrici in corrente continua o passo-passo, dovrà avere dimensioni contenute, in modo da facilitarne il trasporto. Il telaio dovrà ospitare una unità di controllo basata su una scheda a microcontrollore opportunamente interfacciata con i sensori di movimento (encoders e sensori inerziali MEMS) e i driver motori, nonché il sistema di alimentazione a batteria. L’unità di controllo dovrà essere in grado di trasmettere dati telemetrici e ricevere comandi da una stazione di monitoraggio remota (ground station), mediante un canale di comunicazione wireless (Bluetooth o WiFi). Per lo sviluppo del software di controllo è prevista l’applicazione di moderne metodologie basate sul paradigma della prototipazione rapida di sistemi di controllo (rapid control prototyping).