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Version du 3 juin 2019 à 18:15
Sommaire
Présentation générale
Git du projet : https://archives.plil.fr/pgautrea/CDFR_2020.git
Description
Dans le cadre de l'association Robotech, qui souhaite participer à la coupe de France de robotique, nous allons construire le robot secondaire qui devra accomplir plusieurs tâche partagées avec le robot primaire.
Afin de mener à bien ce projet, différentes parties complémentaires devront être réalisées :
- La partie électrique : Gestion de l’alimentation du robot à partir de batteries (24V), conversion de tension (DC/DC) afin d’alimenter les différentes cartes présentes sur le robot (Raspberry, Arduino, FPGA, ...) et de fournir la puissance nécessaire aux différents actionneurs (moteurs, servos, vérins, ...). La gestion du câblage (placement des chemins, dimensionnement des câbles) ainsi que la conception des différents PCB devront faire l’objet d’une attention particulière.
- La partie informatique : Afin de se repérer dans son environnement (piste imposée par le cahier des charges) le robot devra être capable d'interagir avec différents capteurs (gyroscope, roues codeuses, ...). Cependant afin de réaliser certaines contraintes du cahier des charges, un système de reconnaissance de couleurs devra être mis en place. Afin d’assembler le tracking de la position du robot et la détection de couleurs, la piste du traitement d’image réalisée via une caméra Pixie est envisagée.
- Partie commune : Afin de faire communiquer les parties informatiques et électriques entre elles (ainsi que les différentes sous-parties ; modules Arduinos qui traiteront des tâches précises du CdC), la mise en place d’une communication série sera nécessaire. Il sera nécessaire de réfléchir à la mise en place d’un protocole permettant de limiter le nombres de câbles présents sur le robots (protocole SPI par exemple).
Objectifs
Chaque année le club Robotech Lille participe à la Coupe de France de Robotique(qualification des équipes françaises à l’Eurobot). L’objectif est de concevoir, fabriquer et programmer un ou deux robots qui doivent réaliser une suite de tâches décrites dans le cahier des charges, dans un temps donné d'environ 1min30.
Pour la fin de l'année, notre robot devra avancer de manière linéaire tout en évitant toute collision avec l'environnement. Nous devrons laisser de la place dans le châssis pour permettre l'ajout de modules qui permettrons de répondre aux attentes du règlement de la coupe de France de robotique 2020 disponible en octobre 2020. Plus précisément, il nous faudra réaliser l'asservissement PID du robot, et son repérage dans l'espace grâce à des balises infrarouges.
A terme, nous devrons donc construire les modules (que l'on rajoutera sur le robot) permettant de participer à la coupe de France. Les objectifs et la stratégie spécifique à cette partie serons définis à la sortie du règlement.
Analyse du projet
Positionnement par rapport à l'existant
Il existe des robots autonomes très complexes de toute sortes, mais ici, nous devons répondre à un besoin très précis. Les règles sont fixées par le règlement de la coupe de France de robotique. Nous ne pouvons donc pas vraiment nous positionner par rapport a d'autres robots existant puisque les règles de la coupe changent chaque année.
Analyse du premier concurrent
Robot gagnant de la précédente édition :
Robotech Legends (Polytech Montpellier)
Analyse du second concurrent
Deuxième concurrent de l'année dernière :
ESEO Angers
Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé
On place notre robot sur le plateau de jeu. Au top départ, il s'élance le plus vite possible pour marquer des points, il dispose d'1min30.
5' : il longe les bords du plateau, en se localisant grâce aux trois balises laser disposés sur les bords.
20': il détecte un obstacle et l'évite.
Réponse à la question difficile
Comment réaliser un robot secondaire pouvant participer à la coupe de France de robotique avec les moyens et le temps limités à notre disposition?
Pour cela, tout d'abord nous avons décider de nous regrouper pour faire un seul robot pour tout le groupe de projet plutôt que deux à cause de la limite de temps. Ensuite, pour le matériel, normalement nous devrions récupérer des composants des anciens robots de Robotech. De plus, à Robotech, il y a un projet d'arduino 12V, de ce fait nous pourrons être en mesure de l'utiliser.
Bibliographie et webographie
Préparation du projet
Cahier des charges du groupe
Cahier des charges des équipes
Equipe 1
Equipe 1: Chaine d'energie ( Jerem & Pierre )
- Batteries
- Moteurs
- Déplacement
- Actionnement // Octobre
Equipe 2
Equipe 2: Chaine d'information ( Maxime & Raphael )
- Capteurs & Balises
- Communication(Avec Environnement, avec adversaire, avec 2nd Robot)
- Carte Controleur
- Stratégie // Octobre
Choix techniques : matériel et logiciel
Equipe 1
- Moteur: faulhaber schönaich 3557k024cs-118
https://www.glockenankermotor.com/DE_3557_CS_DFF(8).pdf?XTCsid=bbe4ac3ca5a2cab7d9e7bfd2e131bc29
Tension nominale de 24V Puissance de 25.4 W
- Encodeur: HEDS-5500
Fichier:Datasheet encodeur.pdf
1485 tics/tour de roue
- Arduino Uno
Nombre de ports suffisants pour l'instant
Equipe 2
- Capteur de distance ultrason Arduino
- Capteur de distance infrarouge: Sharp GP2D120
- Arduino Uno
- Contrôleur moteur: L298N
Fichier:Jhassenf data ctrl mot.pdf
Liste des tâches à effectuer
Equipe 1
Trouver une batterie adaptée (Fait)
Choisir le contrôleur moteur (Fait)
Faire fonctionner le contrôleur moteur (Fait)
Trouver comment fonctionne les encodeurs (Fait)
Trouver la distance parcourue par le robot (Fait)
Asservissement numérique en position (presque fini)
Equipe 2
Faire en sorte de s'arrêter à la vue d'un obstacle (Fait)
Stratégie (A faire l'an prochain en fonction du règlement)
Utiliser le contrôleur moteur pour faire tourner les moteurs (Fait)
Robot secondaire (En cours)
Calendrier prévisionnel
Le calendrier prévisionnel peut se concrétiser sous la forme d'un diagramme de GANTT.
Equipe 1
Equipe 2
Réalisation du Projet
Projet S6
Eventuellement créer des sous-pages par équipe avec le compte-rendu des réunions de groupe sur cette page principale.
Semaine 1
Mise en place du sujet.
Prise de connaissances du sujet trouvé sur le site de l'événement.
On a commencé à réfléchir à une stratégie pour pouvoir concevoir notre robot en fonction de celle-ci.
Forme de la prise probable : Plateau, Ventouse??
En tant que robot secondaire notre priorité est d'aller charger le golden palet ( Celui qui pèse le plus lourd donc celui qui rapporte le plus de points).
Voir avec le groupe d'IMA 4 pour leur arduino 24 V.
Vu la limite de temps et les besoins en matériel, nos deux équipes vont fusionner pour parvenir à achever notre projet dans les temps.
Semaine 4
Mise à jour des objectif: Robotech ne participera pas à la coupe de France de Robotique 2019, mais à celle de 2020. Nous adaptons donc nos objectifs en conséquence
Répartition des tâches.
Recherche des technologies utilisables (balises infrarouges, asservissement PID avec Arduino)
Semaine 5
Début du dimensionnement des moteurs et des batterie.
https://www.technologuepro.com/outils/dimensionnement-moteur.html
Recherche sur le type de capteur pour la localisation
Semaine 6
- Démontage du châssis du robot pour ne garder que l'essentiel.
- Recherche des datasheet des moteurs et des encodeurs
Moteurs: faulhaber schönaich 3557k024cs-118
https://www.glockenankermotor.com/DE_3557_CS_DFF(8).pdf?XTCsid=bbe4ac3ca5a2cab7d9e7bfd2e131bc29
Tension nominale : 24V
Puissance de sortie: 25.4W
Rendement max 78%
Vitesse de rotation à vide: 5 500 tr/min
Encodeur:
1485 ticks par tour.
Fichier:Datasheet encodeur.pdf
Semaine 7
Recherche d'un contrôleur moteur
Fichier:Jhassenf data ctrl mot.pdf
Nouvelle division du travail
On a fait tourner les moteurs:)
Semaine 8
https://www.youtube.com/watch?v=dyZolgNOomk
Video explicative du cablâge du contrôleur moteur sur un arduino
Grâce à cette video, nous avons réussi à faire fonctionner le robot en avant et en arrière en faisant varier la vitesse grâce à une MLI (PWM).
Semaine 9
Semaine 10
Nous avons fait des recherches pour le système de balises. Pour celui ci, nous avons quelques pistes comme l'infrarouge ou les ultrasons mais nous devons encore faire des recherches plus approfondies pour choisir un des deux.
Recherches pour faire fonctionner les encodeurs: essai du circuit de la doc : on branche l'encodeur sur une entrée analogique et on regarde la valeur de retour
Semaine 11
INT4 : roue droite en arrière INT3 : roue droite en avant INT1 : roue gauche avant INT2 : roue gauche en arrière
Nous sommes parvenus à obtenir les données de l'encodeur mais aussi a faire avancer, reculer, tourner notre robot pendant un certain temps.
Après avoir compris comment l'encodeur fonctionnait, nous avons décidé de changer d'objectif concernant le repérage dans l'espace de notre robot. En effet, nous allons essayer d'utiliser les encodeur afin que le robot se repère sur la piste grâce aux nombre de pic qu'ils relèvent. Ainsi le système de balise serait utilisé pour l'initialisation de la position initiale le jour J.
Semaine 12
mercredi
Semaine 13
- Vendredi
Structure du robot: réalisation d'une plaque pour fixer les composants puis perçage et maintient en position par liens Colson. On a réfléchis sur le moyen d'alimenter l'arduino: cela ce fera par 4 piles 1.5 V, le robot sera alimenté par une batterie lithium 14.6 V
Semaine 14
- Lundi
Câblage de l'arduino Uno:
Pin 1 :
Pin 2 : Channel A roue gauche
Pin 3 : Channel A roue droite
Pin 4 : Channel B roue droite
Pin 5 : ENB = PWM moteur gauche (0->5V)
Pin 6 : INT4 = Roue droite en avant
Pin 7 : INT3 = Roue droite en arrière
Pin 8 : INT2 = Roue gauche en avant
Pin 9 : INT1 = Roue gauche en arrière
Pin 10 : ENA = PWM moteur droit (0->5V)
Pin 11 : ECHO = capteur de distance
Pin 12 : TRIGGER = trigger du capteur de distance
Pin 13 : channel B roue gauche
- Mardi
Programmation du robot pour qu'il avance de 50cm exactement: on a regarder combien de tics correspondent à un tour de roue. On a trouver 1485 tics par tour de roue.
Connaissant le rayon de la roue, on peut donc trouver la distance parcourue par un tic soit pi*82/1485 (=2*pi*R/nombre de tic pour un tour).
- Mercredi
Début de la tentative d'asservissement PID. Réalisation d'un Dock pour la batterie que l'on fixe sous le robot.
- Vendredi
Le robot avance presque droit mais parfois dévie vers la gauche Début de la programmation de la rotation. On a peut aussi rentrer un point de coordonnée X,y et le robot le suit jusque là.
- Samedi
La ligne droite fonctionne: le robot s’arrête bien à la distance rentrée et il roule droit.
Semaine 15
Préparation du rapport et de la présentation. Quelques ajustements du wiki
