EMB 92

EMBEDDED 92 • MAGGIO • 2024 8 LA COPERTINA DI EMBEDDED fondamentali per un’ampia gamma di applicazioni, dai veicoli autonomi ai robot di magazzino, all’automazio- ne industriale. Moduli LiDAR come il sensore di scan- sione SF45/B della serie MicroLIDAR ® di LightWare possono essere integrati in modo molto semplice sia nei veicoli terrestri autonomi sia nei droni (figura 2). Un’alternativa ai LiDAR è rappresentata dai sensori ToF (Time-of-Flight). Questi ultimi utilizzano sorgenti luminose modulate, come ad esempio emettitori a in- frarossi, e calcolano la distanza mediante l’analisi dei segnali (luminosi) di ritorno. I sensori ToF multizona sono caratterizzati da un range (distanza di rilevamen- to) che può arrivare ad alcune centinaia di centimetri e sono in grado di mappare un campo visivo (FoV - Field of View) in tre dimensioni utilizzando tecniche basate sulla nuvola di punti (point-cloud, ovvero un insieme di punti, identificati attraverso la propria posizione su un sistema di coordinate tridimensionali). Per rilevare oggetti a distanza ravvicinata o in visibilità reciproca è possibile ricorrere ad altri tipi di sensori, come i trasmettitori-ricevitori a ultrasuoni o a infra- rossi. Sono anche disponibili sensori di contatto fisico, che vengono posizionati sulla parte anteriore o ai lati di un AGV, i quali possono innescare una risposta nel momento in cui si verifica il contatto con un oggetto, provocando un arresto o un cambio di direzione del veicolo. Oltre a ciò, è possibile ricorrere a telecamere e siste- mi di visione artificiale per identificare e monitorare visivamente gli ostacoli. Si tratta di dispositivi parti- colarmente utili per riconoscere oggetti, in particolare quelli di piccole dimensioni o di forma irregolare, che non sono facilmente rilevabili da altri sensori. Encoder e odometri possono tracciare la rotazione delle ruote di un AGV, fornendo informazioni sulla distanza percor- sa. Essi possono anche essere utilizzati per rilevare un ostacolo nel caso in cui una ruota dovesse incontrare una resistenza imprevista, che potrebbe indicare ap- punto la presenza di un ostacolo, e segnalare all’AGV di fermarsi oppure cambiare direzione. L’aggiunta di sensori inerziali MEMS (Micro Electro Me- chanical System) può migliorare la localizzazione e la consapevolezza della posizione dei robot mobili. Piccoli, accurati, caratterizzati da bassi consumi e relativamente economici, questi sensori possono essere integrati senza particolari oneri in termini di risorse di progettazione e di costo. Sensori come accelerometri e giroscopi mi- surano rispettivamente variazioni di accelerazione e di velocità angolare e vengono impiegati per tracciare i mo- vimenti lungo differenti assi (cartesiani) e cambiamenti di orientamento. Un magnetometro può determinare l’orientamento rispetto al Nord magnetico terrestre. I sensori inerziali sono disponibili singolarmente oppure sotto forma di combinazione di dispositivi. Un esempio è la bussola elettronica, che comprende un magnetome- tro e un accelerometro a tre assi. Sono altresì disponibili unità di misura inerziali (IMU - Inertial Measurement Unit) integrate che contengono diverse combinazioni di dispositivi e sono in grado di assicurare diversi vantaggi, tra cui il corretto allineamento reciproco dei sensori, la calibrazione eseguita direttamente in fabbrica e, più in generale, una maggiore semplicità di integrazione. Una IMU come il mod. ADIS16550 di Analog Devices (figura 3) integra un accelerometro e un giroscopio entrambi a tre assi, permettendo in tal modo l’esecuzione di misure su un totale di sei assi: si tratta quindi di un dispositivo con sei gradi di libertà (DoF - Degree of Freedom). Utilizzando i dati provenienti da questi sensori, un robot mobile può dedurre i suoi movimenti, l’orientamento e le variazioni della posizione in tempo reale. Tutte queste informazioni contribuiscono a migliorare la navigazio- ne e la mappatura, soprattutto nei casi in cui il segnale satellitare risulti compromesso o non disponibile, come ad esempio nei cosiddetti canyon urbani, negli ambienti Fig. 2 – I moduli LiDAR piccoli e leggeri progettati specificamente per le applicazioni mobili, come il sensore SF45/B di LightWare possono rappresentare un valido ausilio per evitare collisioni, rilevare ostacoli e seguire l’andamento del terreno. (Fonte: Mouser Electronics)