Metodi di guida per un Robot Terrestre su ruote - www.robot-home.it -

 

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Metodi di guida per un Robot Terrestre su ruote

Metodi di guida per un Robot Terrestre su ruote

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Per guidare un veicolo terrestre su ruote la scelta sulle metodologie di sterzo è molto ampia. Ogni metodo ha vantaggi e svantaggi che spaziano dalla facilità di realizzazione, alla difficoltà di "calibrazione".
In questo breve tutorial saranno analizzati sei delle metodologie più comunemente utilizzate:
- Guida a sterzo differenziale (Differential Steering)
- Guida a sterzo scivolato (Skid Steer Drive)
- Guida stile automobile (Car like Drive)
- Guida articolata (Articulated Drive)
- Guida sincronizzata (Synchronous Drive)
- Sterzo su perno (Pivot Drive)

Differential Steering
Il veicolo utilizza due motori indipendenti posti perperdicolarmente all'asse di avanzamento.
Pilotando i motori con la stessa velocità e verso di rotazione si ottiene à un avanzamento lineare.
Pilotando i mototi con velocità diversa, ma stesso verso di rotazione si ottiene un avanzamento contemporaneo a sterzata.
Pilotando i motori con la stessa velocità, ma verso opposto si ottiene una rotazione sul posto.

Vantaggi
Svantaggi
+ Semplice da realizzare.
+ Sterzo sul posto.
+ Possibilità di realizzare persorsi arbitrari semplicemente variando la velocità dei motori.
- Avanzamenti rettilinei sono difficilmente ottenibili per l'indipendenza dei motori.
- Per veicoli autonomi è necessario controllare continuamente la velocità dei motori per mantenere il veicolo sul suo percorso.

Skid Steer Drive
Il metodo è simile alla Guida Differenziale precedentemente analizzata, ma sono utilizzati quattro motori in coppia.

Vantaggi
Svantaggi
+ Semplice da realizzare.
+ Sterzo sul posto.
+ La trazione è migliore, specialmente su terreni irregolari grazie al contatto di più ruote con il suolo.
- Avanzamenti rettilinei sono difficilmente ottenibili per l'indipendenza dei motori.
- L'odometria non è precisa per lo slittamento delle ruote. Il metodo non è adatto per veicoli che richiedono un'accurata determinazione della posizione
- Le ruote (o i loro copertoni) devono essere rigidi a seconda del tipo di superficie.

Car Like Drive
Il metodo è lo stesso utilizzato sulle automobili a trazione posteriore: due ruote posteriori sono controllate simultaneamente e forniscono la trazione; una o due ruote anteriori sono pilotate in modo da ruotare su se stesse gestendo la direzione di sterzata.

Vantaggi
Svantaggi
+ E' un semplice meccanismo di sterzata se è realizzato con precisione.
+ Ottimo per ambienti esterni.
- La pianificazione del percorso è molto difficile.
- Non supporta lo sterzo sul posto.
- Le ruote posteriori slittano in curva, generando importanti errori nella valutazione dell'odometria.

Articulated Drive
La guida articolata si ottiene su veicoli "articolati", cioè composti da due parti unite tra di loro tramite un perno.
Le ruote sono assembrate a coppie su ognuna delle due parti e solo una delle due coppie è attuata. Lo sterzo è ottenuto tramite la motorizzazione del pivot, ruotando quindi una delle due parti rispetto all'altra.

Vantaggi
Svantaggi
+ Implementazione semplice.
+ Adatto a veicoli molto pesanti.
- Sono necessari due motori di tipo diverso.
- Non supporta lo sterzo sul posto.
- Pianificazione del percorso complicata.
- se il meccanismo di attuazione del pivot non è preciso l'odometria sarà viziata da grossi errori.

Synchronous Drive
La guida sincrona si realizza tramite tre ruote posizionate sui vertici di un triangolo rettangolo e sincronizzate in rotazione e movimento sul proprio asse.
Il veicolo può andare in qualsiasi direzione cambiando l'orientamento delle ruote senza effettuare una vera e propria sterzata.

Vantaggi
Svantaggi
+ Implementazione semplice.
+ Moto rettilineo facilmente realizzabile.
+ Rotazione sul posto.
- Complicata realizzazione meccanica.
- L'allineamento e il parallelismo delle ruote sono due condizioni critiche.

Pivot Drive
Lo sterzo su perno si ottiene dotando il veicolo di un perno posto nel baricentro. Tale perno può essere abbassato per sollevare le ruote motrici da terra e utilizzato come punto di rotazione sul posto.

Vantaggi
Svantaggi
+ Movimento rettilineo garantito.
+ Rotazione sul posto.
+ Rotazione e avanzamento sono movimenti separati.
- Sono necessari tre motori di tipo diverso.
- Rotazione molto lenta e complicata.
- Non adatto a terreni morbidi e sconnessi.


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