Questo articolo ha lo scopo di guidare attraverso i passaggi necessari per costruire un semplice robot in grado di evitare gli ostacoli. Si tratta del tipo di robot più semplice, poiché richiede pochissimi materiali e costi di costruzione, ed è il progetto migliore per chi è alle prime armi. Prima di entrare nei dettagli, una breve definizione di cos'è la robotica.

La robotica è una branca dell'ingegneria e un campo interdisciplinare che si occupa della progettazione, costruzione, funzionamento e utilizzo di robot, programmabili o autonomi (controllati dall'intelligenza artificiale), in grado di svolgere diversi compiti altrimenti svolti dagli esseri umani. Questa branca dell'ingegneria integra ingegneria meccanica, elettrica e informatica.

D'altra parte, un robot per evitare gli ostacoli è un tipo di robot autonomo che lavora efficacemente con l'ausilio di sensori per rilevare gli ostacoli e quindi aggirarli, oltre a svolgere altre attività. Questo tipo di robot può essere programmato per evitare tali ostacoli o eseguire determinate azioni in base alla lettura di un sensore a ultrasuoni. L'immagine seguente è un esempio di un robot per evitare gli ostacoli.

Fig.1 Un robot per evitare gli ostacoli.

Questo articolo è rivolto a chi desidera costruire un robot per la prima volta, o a chi desidera realizzare qualcosa di molto semplice come un robot che evita gli ostacoli. Bene, qualunque sia la vostra categoria, ecco i dettagli su come costruire il vostro robot autonomo su ruote. I passaggi necessari sono elencati di seguito e saranno spiegati in seguito.

• Procurati il ​​materiale che preferisci
• Costruisci la tua struttura o il tuo recinto
• Assembla il tuo robot
• Scrivi e carica il tuo programma

TROVA IL MATERIALE CHE PREFERISCI

Prima di iniziare a progettare il tuo robot, come per qualsiasi altro progetto, è fondamentale identificare e reperire i materiali necessari, in quanto ciò ti darà una visione chiara di ciò che è possibile e non possibile realizzare. In questo caso, per il mio semplice robot che evita gli ostacoli, i materiali comprendono sia materiali meccanici che elettrici, e qui di seguito sono elencati i materiali più essenziali necessari.

Motoriduttori (meccanici):

Si tratta di motori dotati di una serie di ingranaggi collegati tra loro per conferirgli maggiore coppia, ottenendo così un movimento più potente. In questo caso, ho dovuto modificare il servomotore SG90 per adattarlo al mio progetto di robot autonomo.

Fig. 2. Motoriduttore

Servomotori (meccanici):

Sono simili ai motoriduttori, ma sono dotati di potenziometro e alcuni di un limite, il che significa che sono per lo più limitati dal grado di rotazione (180 gradi), sebbene alcuni possano ruotare di 360 gradi senza interruzioni. In questo caso ho utilizzato un tipo limitato come il servomotore SG90. L'SG90 ha 3 cavi, che sono VCC (rosso), Segnale (giallo o bianco) e Terra (nero o marrone).

Fig.3. Servomotore SG90

Scheda di sviluppo/controllore (elettrico):

Si tratta di un circuito stampato contenente microprocessori o microcontrollori che consente di interfacciare linguaggi meccanici, elettrici e informatici. È un modo rapido per ingegneri, hobbisti e studenti di apprendere e testare rapidamente i propri progetti. Alcuni esempi sono Arduino, Raspberry Pi, ESP32. In questo caso ho utilizzato Arduino Uno.

Fig.4. Arduino Uno

Breadboard (elettrica):

Si tratta di una scheda a circuito stampato che consente di effettuare collegamenti con componenti elettrici, come resistori, potenziometri, LED e qualsiasi altro componente necessario. Questo è del tutto facoltativo, poiché per questo progetto è possibile effettuare i collegamenti anche senza la scheda.

Fig.5. Breadboard

Sensore a ultrasuoni (elettrico):

Il sensore a ultrasuoni è un componente che rileva le distanze utilizzando onde sonore e invia i dati grezzi alla scheda di sviluppo, che li interpreta tramite l'interfaccia Arduino/computer per ottenere l'output desiderato. L'output potrebbe essere l'arresto o l'avvio del robot o qualsiasi altra attività. In questo caso ho utilizzato l'HC-SR04.

Fig.6. Sensore a ultrasuoni HC-SR04

Driver del motore (elettrico):

Il driver del motore è progettato per interfacciare i motori con la scheda Arduino tramite cavi jumper; ciò consente di controllare il motore, la direzione, la velocità e qualsiasi altra azione.

Fig.7. Driver motore TB6612FNG

Batterie CC (elettriche):

Questo è l'alimentatore per l'intero sistema, composto principalmente da due batterie agli ioni di litio collegate in serie per ottenere una tensione maggiore. In questo caso, ho utilizzato due batterie agli ioni di litio 18650 da 3,7 V e 3200 mAh collegate in serie.

Fig. 8. Batteria agli ioni di litio DC 18650, 3,7 V, 3200 mAh

Convertitore buck CC-CC (elettrico):

Questo è un modulo step-down che consente di ridurre un valore di tensione più alto a un valore più basso per componenti come Arduino Uno, servomotori, motoriduttori, sensori a ultrasuoni e LCD. Le due batterie collegate in serie forniscono una tensione totale di 7,4 V, mentre la maggior parte dei componenti utilizza una tensione compresa tra 5 V e 6 V. Ridurre la tensione con un convertitore buck CC-CC aiuta a prevenire danni ai componenti sensibili alla tensione menzionati in precedenza.

Fig.9. Convertitore buck DC-DC, modulo step-down di tensione LM2596

LCD I2C 16*2 (elettrico):

Si tratta di un display per la configurazione, che mostra l'attività del robot in un dato momento. In alcuni casi, il display LCD è dotato di un apposito supporto, il cui scopo è ridurre il numero di pin (12 pin) del display LCD a 4 pin, in modo da poterlo collegare ad Arduino Uno con soli 4 pin.

Fig. 10. LCD I2C 16*2

Fig. 11. LCD I2C 16*2 e zaino

Cavi jumper (elettrici):

Si tratta di piccoli cavi elettrici con terminali maschio-maschio, femmina-maschio, femmina-femmina per facilitare il collegamento da un componente all'altro. In questo caso ho utilizzato tutti e tre i tipi di ponticelli terminali per diversi punti di connessione.

Fig.12. Cavi jumper femmina-femmina

Telaio/involucro (meccanico):

Si tratta di un telaio o struttura che tiene insieme l'intero sistema, sia i componenti meccanici che quelli elettrici. In questo caso ho stampato in 3D il telaio interno che contiene tutti i componenti e poi ho dotato l'intero sistema di un involucro, conferendogli un aspetto esteriore più presentabile.

Fig.13. Telaio del robot a ruota

Ruote:

Si tratta di un set di piccole ruote per la mobilità del robot, che possono essere due (con una rotella sferica) o quattro, a seconda della scelta. In questo caso ho utilizzato due ruote stampate in 3D e una rotella sferica per il supporto.

Fig.14. Ruote del robot

COSTRUISCI IL TUO TELAIO O RECINTO

Il passo successivo è costruire il telaio del robot, che dipende dal tipo di robot che si desidera costruire. Poiché stiamo parlando di un robot autonomo con ruote, assembliamo il telaio e vi fissiamo una ruota dopo aver aggiunto i componenti necessari. Questi telai possono essere già pronti, acquistabili in un negozio, oppure realizzati su misura. In questo caso, non solo ho costruito un telaio personalizzato, ma ho anche costruito un involucro per il mio robot autonomo con ruote, utilizzando strumenti di modellazione 3D (Fusion 360) e la stampa 3D. Di seguito sono riportati i passaggi che ho seguito.

Carica i file CAD del componente nel software 3D:

Il primo passo consiste nell'avviare il software CAD 3D, come SolidWorks, Fusion 360o Onshape, a seconda di quale si ha a disposizione. In questo caso, ho scelto Autodesk Fusion 360perché il progetto era molto semplice e desideravo un design fluido e lineare per l'involucro. Ho importato il file CAD dei componenti necessari (sia meccanici che elettrici).

Fig.15. File CAD dei servomotori

Fig.16. Altri componenti CAD

Modellazione attorno ai componenti:

Il passo successivo è stata la modellazione basata sui file CAD importati dei componenti, con tecniche di modellazione di superfici e solidi. Questo mi ha aiutato a evitare problemi di tolleranza e collisioni tra i componenti e l'involucro durante l'assemblaggio.

Fig.17. Modellazione della superficie del recinto

Fig.18. Modellazione della superficie del recinto (continua)

Fig.19. Chiusura della testa del robot in corso

Fig.20. Chiusura della testa del robot in corso di lavorazione.

Fig.21. Analisi della sezione frontale del modello 3D

Fig.22. Analisi della sezione del modello 3d posteriore

Fig.23. Vista frontale trasparente

Fig.24. Vista posteriore trasparente

Esportazione di file e stampa 3D:

Dopo aver completato la modellazione 3D, ho esportato i singoli file del telaio e della custodia in formato STL e li ho preparati per la stampa 3D.

Fig.25. Esportazione del file STL in corso

Fig.26. File STL tagliato per la stampa 3D

ASSEMBLARE IL TUO ROBOT

Dopo la procedura di stampa 3D, ho assemblato il telaio o chassis e ho sistemato insieme tutti i componenti meccanici ed elettrici. Per prima cosa ho assemblato i moduli del telaio, poi i componenti meccanici come motori e ruote, seguiti dai componenti elettrici come Arduino Uno, convertitore buck DC-DC, driver per motore, sensore a ultrasuoni, LCD, batterie e cavi di collegamento. Di seguito è riportata la procedura completa dei collegamenti meccanici ed elettrici dell'assemblaggio.

Montaggio meccanico ed elettrico:

La prima cosa che ho fatto è stata assemblare il telaio stampato in 3D e poi ho aggiunto i componenti meccanici ed elettrici. Le immagini sotto mostrano i risultati.

Fig.27. Assemblaggio dei componenti

Fig.28. Assemblaggio del contenitore

Collegamenti elettrici:

Poi ho eseguito tutti i collegamenti elettrici, collegando tutti i componenti tra loro tramite cavi jumper. Di seguito è riportato uno schema dei collegamenti

Fig.29. Schemi di robot autonomi su ruote per evitare gli ostacoli

Per ridurre la tensione da 7,4 V a 5 V, ruotare il potenziometro sul convertitore buck DC-DC finché la lettura del multimetro non mostra 5 V. Il potenziometro è la struttura a testa di vite sul cuboide blu sul convertitore buck

Montaggio del contenitore:

L'ultima fase dell'assemblaggio è stata la copertura dell'intera configurazione con l'involucro stampato in 3D. Vedi immagini sotto.

Fig.30. Vista frontale dell'assemblaggio con rendering 3DFig.31. Vista posteriore dell'assemblaggio

SCRIVI E CARICA UN PROGRAMMA IN LINGUAGGIO INFORMATICO

La fase finale consiste nello scrivere, eseguire e caricare il programma in linguaggio di programmazione. In questo caso, ho utilizzato l'IDE di Arduino, che utilizza i linguaggi di programmazione C++ o C# come base per il codice. Il codice è stato caricato tramite un cavo USB collegato al computer tramite una porta specifica. Vedi le immagini sottostanti del robot autonomo su ruote al lavoro.

Fig.32. Caricamento del programma per computer in corso

Fig.33. Robot pronto per essere attivato

Di seguito è riportato un esempio di codice tipico Arduino, che puoi copiare e incollare nel tuo Arduino :

// Codice robot autonomo con ruote con LCD I2C // Aggiornato: aggiunta modalità inversa e animazione inattiva #include<Servo.h> #include<Wire.h> #include<LiquidCrystal_I2C.h> // Pin del driver del motore const int AIN1 = 7; const int AIN2 = 6; const int BIN1 = 4; const int BIN2 = 5; const int PWMA = 3;
  

• Autore
• Articoli recenti

Oluwatobi Adeoye

Fondatore di Tobby3D Studios

Oluwatobi Adeoye è fondatore e responsabile della progettazione industriale presso Tobby3D Studios, nonché fondatore e ingegnere meccanico presso 3D NOVA. Combina competenze ingegneristiche con una visione creativa per offrire soluzioni innovative di design industriale e di prodotto.

Ultimi post di Oluwatobi Adeoye (vedi tutti)

• Come ho costruito un motore a reazione in Onshape - 17 novembre 2025
• Robot fai da te per evitare gli ostacoli: dal CAD alla realtà - 20 settembre 2025