IMA3/IMA4 2018/2020 P5

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 2020(qualification des equipes 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.

Préparation du projet

Cahier des charges du groupe

Fichier:Cdc cdfr2020.pdf

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

   Tension nominale de 24V

   Puissance de 25.4 W

• Encodeur: HEDS-5500

   1485 tics/tour de roue

Calendrier prévisionnel

Le calendrier prévisionnel peut se concrétiser sous la forme d'un diagramme de GANTT.

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

Fichier:Jhassenf data mot.pdf

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 rouler le robot :)

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 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

Jeudi

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).