Introduzione
DuckieTownHS è un progetto Open source per la realizzazione di veicoli a guida autonoma, avviato in Italia da Perlatecnica e patrocinato dal Massachusett Institute of Technology di Boston, al cui sviluppo partecipa anche la DAM Bros Robotics.
1 Duckietown – Il progetto iniziale del MIT
Il progetto originale del MIT è nato nella primavera 2016 come applicazione pratica per il corso sui veicoli a guida autonoma, con l’obiettivo di realizzare un sistema di trasporto basato su veicoli robot in grado di circolare in autonomia all’interno di una città in miniatura. Ne è nata quindi una piattaforma aperta, flessibile ed economica che si può liberamente adottare per l’insegnamento e la ricerca sui sistemi autonomi.
I pilastri su cui si basa il progetto sono due:
- I Duckiebot, piccoli veicoli autonomi costruiti con componenti assemblabili, il cui costo totale dev’essere al massimo di 100 dollari.
- La Duckietown, la città in miniatura completa di strade, segnaletica, semafori, ostacoli e abitanti (le anatre) che hanno bisogno di mezzi di trasporto.
1.1 I Duckiebot
Nel progetto originale ogni Duckiebot è privo di sensori, utilizza infatti una sola telecamera per percepire l’ambiente esterno ed una Raspberri Pi 2 per eseguire l’elaborazione dei dati.
L’utilizzo della visione artificiale guida ogni robot nell’esecuzione delle azioni fondamentali per la navigazione:
- seguire le corsie della città;
- riconoscere i semafori agli incroci;
- evitare gli ostacoli, i pedoni (le anatre) e altri Duckiebot;
- localizzarsi all’interno della mappa cittadina;
- coordinarsi con altri Duckiebot per evitare collisioni.
1.2 La città Duckietown
La costruzione della città in miniatura è organizzata in modo da seguire regole ben precise per la realizzazione delle linee di demarcazione delle carreggiate, della linea di mezzeria, per gli incroci ed il posizionamento dei semafori. La gestione del traffico deve inoltre seguire le norme del codice della strada.
2 Duckietown High School – I veicoli a guida autonoma in versione italiana
La versione italiana del progetto, Duckietown HS, prevede un’architettura diversa per i Duckiebot, mentre la città prevede invece una costruzione analoga a quella del progetto Duckietown originale, con delle leggere differenze nella realizzazione dei semafori e dei segnali stradali.
2.1 I Duckiebot HS
La navigazione autonoma dei robot del progetto italiano non si basa sull’utilizzo di una telecamera ma su una serie di sensori di diverso tipo:
- dei sensori ad infrarossi gli permettono di seguire i limiti della carreggiata;
- un sensore di colore permette di riconoscere i segnali di stop in corrispondenza degli incroci ed eventuali segnali di pericolo sul fondo stradale;
- dei sensori laser ad infrarossi gli consentono di rilevare la presenza di ostacoli o altri robot sulla carreggiata;
- un modulo bluetooth o WIFI gli consente di comunicare le proprie informazioni di stato alla città.
L’elettronica di bordo dei Duckiebot HS è strutturata in maniera modulare ed è basata su delle schede della STMicroelectronics:
- una scheda NUCLEO-F401RE, utilizzata per il controllo generale del robot;
- una Shield per il controllo dei due motoriduttori;
- una Shield con accelerometro, giroscopio, bussola ed altimetro;
- una Shield con dei sensori di prossimità laser.
Per chi non riuscisse a reperire lo chassis, ormai fuori produzione, la DAM Bros Robotics ha realizzato al CAD le parti del telaio che è possibile stampare in 3D. Il Duckiebot costruito con il telaio stampato risulta identico a quello originale adottato dal MIT.
Tutti i materiali sono realizzati con la filosofia open-source: i componenti hardware, software ed i materiali didattici possono essere liberamente scaricati e replicati da chiunque voglia cimentarsi nel progetto.
2.2 La portata del progetto
Ad oggi sono diverse le scuole superiori campane che hanno aderito a Duckietown HS, grazie all’impegno di diffusione dell’associazione Perlatecnica. Al progetto si è unita anche l’università Federico II. Sul sito del MIT dedicato al progetto è possibile vedere la mappa di diffusione geografica di Duckietown e Duckietown HS, con il tag geografico di tutti gli enti e le associazioni che contribuiscono al progetto.
Professori, studenti o appassionati che vogliano collaborare a Duckietown possono contattarci per richiedere maggiorni informazioni.