IMA3/IMA4 2021/2023 P11
Sommaire
Résumé du Wiki
Dans ce wiki, vous trouverez toutes les informations concernant notre projet de robot hexapode: Dans quel contexte notre robot peut-il servir, nos objectifs, nos résultats et le déroulement de chaque séance.
Présentation générale
Enjeu
De nos jours, les systèmes embarqués sont présents absolument partout. De la voiture électrique aux smartphones, en passant par les frigos connectés, ce sont des systèmes que l’on utilise au quotidien. Les technologies régissant ces systèmes évoluent rapidement, si bien qu’il y est parfois difficile de s’y adapter. La robotique a permis d’automatiser de nombreuses tâches répétitives et fatigantes pour l’être humain, notamment dans les usines, mais pas que. Le domaine médical, les caisses des supermarchés...Il est presque impossible de trouver un secteur dans lequel les robots n’interviennent pas pour aider les humains. C’est ainsi également le but de notre projet, qui consiste à développer un robot hexapode léger, discret et de petite taille, jusqu’à aujourd’hui peu présent dans cette industrie afin d’effectuer certaines opérations dont l’analyse est compliquée quand on ne possède pas un grand champ de manœuvre.
Objectif
Nous voulons *créer et fabriquer* un robot hexapode (6 pattes) pouvant se déplacer, et par la suite être contrôlé par une application. Notre objectif est de pouvoir le diriger afin qu’il évolue dans des conditions de terrain instable, par exemple, où il n’y a pas nécessairement une bonne visibilité. Différentes fonctions vont être ajoutées afin de pouvoir rendre ce robot hexapode polyvalent lors des différentes interventions auxquelles il sera confronté.
Description
Notre Robot doit pouvoir se déplacer en marche avant, vers la droite et vers la gauche de façon stable sur différentes surfaces. Pour cela, il est équipé de douze servos moteurs et d'un treizième afin de controler le mouvement de sa "tête",relié à une carte électronique Adeept Hat. Après avoir initier ces différents mouvements, nous allons le contrôler grâce à une application mise en place sur MIT App Inventor. Cette application communiquera avec notre Robot grâce a un Module Bluetooth Arduino. Afin de la rendre plus autonome , nous allons utiliser un capteur de distance lui permettant de s'arrêter de façon autonome lorsque le robot se trouve face à un obstacle par exemple.
Expression du besoin
Nous nous plaçons dans le cadre d’un terrain extérieur/intérieur, possédant des irrégularités (pentes, terrains rocheux, terrains mouvants). Notre robot doit pouvoir se déplacer afin d’analyser son environnement.
Spécifications supplémentaires :
Outdoor : analyser la faune et la flore
Types d’interventions : déminages, accidents de la route, accidents autres(grottes...), espionnage, observation
Methode QQOQCPC :
| Questions | Réponses | |
|---|---|---|
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Quoi ? |
De quel besoin s'agit-il ? |
Aider lors d’interventions dangereuses voir impossibles pour l’homme |
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Qui ? |
Qui est concerné par ce besoin ? |
Les secouristes et forces d’interventions |
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Où ? |
A quel endroit ce besoin se fait-il ressentir ? |
Sur le terrain, dans des lieux étroits,difficile d’accès |
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Quand ? |
A quel moment ce besoin se fait-il ressentir ? |
Lors d’urgence ,de catastrophes naturelles,accidents |
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Comment ? |
Sous quelle forme ce besoin se fait-il ressentir ? |
Besoins vitaux, besoins de sécurité et protection |
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Pourquoi ? |
Quelles sont les raisons qui ont fait apparaître ce besoin ? |
Le monde, la nature qui est imprévisible |
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Combien ? |
Combien de structures sont concernées par ce besoin ? |
Tout le monde ? (dans le sens personne est sans risque d’avoir un accident ?) |
Une analyse fonctionnelle nous a permis de déterminer les principaux rôles que devra remplir notre araignée. Celle-ci a été réalisée de la sorte : Fonction principale -> fonction secondaire 1, fonction secondaire 2, fonction secondaire 3 -> sous-fonction 1, sous-fonction 2. On a décomposé au maximum les tâches pour rendre plus visible les différents mouvements ou réactions qu’aura notre robot araignée selon la situation à laquelle il sera exposé. De plus, même si certains attribut comme la discrétion ou la facilité de prise en main ne sont pas directement liés au bon fonctionnement du robot, ceux-ci sont néanmoins indispensables pour les utilisations auxquelles il est destiné.
Réalisation et résultats
Montage
La première étape de notre projet était de monter le kit hexapode que l'école nous a fourni.
Ce robot provient de la marque Adeept et est composé de 13 servo moteurs, de plusieurs modules comme un module WIFI, Bluetooth, un gyroscope, un capteur ultrason et de NeoPixels.
Description du système
| Composant | Référence | Image |
|---|---|---|
|
Servo moteur |
AD002 |
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Gyroscope |
MPU6050 |
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Capteur à ultrasons |
HC-SR04 |
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Module Bluetooth |
DG010 |
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Carte arduino |
Adeept HAT |
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Servo moteurs
Le fonctionnement du servo moteur est basé sur un contrôle automatique du système. Plus simplement, le servo moteur reçoit une impulsion et tourne ensuite à l'angle correspondant pour réaliser le déplacement. Le servo moteur à de plus la fonctionnalité d'envoyer des impulsions. Donc à chaque fois que celui-ci effectue un mouvement, un nombre correspondant d'impulsions sera envoyé. Grâce à cela, les impulsions reçues par le servomoteur forment une réponse, ou une boucle fermée. De cette façon, le système sait combien d'impulsions sont envoyées au servomoteur et combien d'impulsions sont reçues. De cette façon, il est possible de contrôler avec précision la rotation du moteur et d'obtenir un positionnement précis.
Branchements :
Ce branchement sera effectué pour les 13 autres servo moteurs les pins correspondants.
Gyroscope
Le fonctionnement : La méthode de détection de distance de ce capteur se réalise grâce à des ultrasons. En effet, le capteur émet des ultrasons dans une certaine direction, au lancement de cette onde, un minuteur se mets en marche. L'onde ultrasonique parcours l'air jusqu'à rencontrer un obstacle et être immédiatement réfléchie. Le capteur reçois alors cette onde réfléchie et arrête le minuteur. En fonction du temps t enregistré par le chronomètre, on peut alors calculer la distance S entre le point de lancement de l'onde et l'obstacle, c'est à dire S=(c*t)/2 avec c=340m/s. Ces capteurs sont alors largement utilisés dans des applications de tout les jours, tels que le radar de recul des voitures, l'UAV et la voiture intelligente.
Capteur à ultrasons
--Spécifications au S8--
Module bluetooth
--Spécifications au S8--
Code pour faire déplacer le robot
Nous avons tout d'abord déclaré les 14 servos moteurs grâce à la librairie Servo.h
Servo servo2; // Haut gauche 1 premiere patte Servo servo3; // Haut gauche 2 premiere patte Servo servo4; // Haut gauche 1 milieu Servo servo5; // Haut gauche 2 milieu Servo servo6; // Bas gauche 1 derniere patte Servo servo7; // Bas gauche 2 derniere patte Servo servo8; // Bas droite 1 premiere patte Servo servo9; // Bas droite 2 premiere patte Servo servo10; // Haut droite 1 milieu Servo servo11; // Haut droite 2 milieu Servo servo12; // Haut droite 1 derniere patte Servo servo13; // Haut droite 2 derniere patte Servo servo14; // Tete
Nous avons ensuite déterminé sur quels pins les moteurs fonctionnaient :
#define servo2_Pin 2 #define servo3_Pin 3 #define servo4_Pin 4 #define servo5_Pin 5 #define servo6_Pin 6 #define servo7_Pin 7 #define servo8_Pin 8 #define servo9_Pin 9 #define servo10_Pin 10 #define servo11_Pin 11 #define servo12_Pin 12 #define servo13_Pin 13 #define servo14_Pin 14
Nous avons pour le code créer des sous fonctions permettant de faire avancer le robot, le faire tourner à gauche et à droite :
Dans le code, la fonction write() permet de controler la rotation d'un servo moteur.
Application sur MIT App Inventor
Dans notre projet, nous voulions utiliser le logiciel MIT App Inventor (MITAI) afin de créer une application permettant de contrôler le robot à distance. Cette application sera connectée au robot via une connexion Bluetooth. Nous avons commencée à réaliser l'interface de cette application :
Et nous avons aussi commencé à implémenter le code pour la faire fonctionner :
Bilan
Pendant ce semestre, nous avons réussi à :
- Piloter le robot via la plateforme Arduino.
- Imprimé en 3D des supports pour les pattes pour que celles-ci ne glissent plus en se déplaçant.
- Commencé l'application téléphone permettant le pilotage du robot à distance.
Gestion de Projet
Pour réaliser l'ensemble des fonctionnalités, nous avons réalisé un diagramme de Gant prévisionnel afin de gérer au mieux nos séances et se repartir les tâches pour le semestre 7 et le semestre 8.
Équipement
Polytech nous a fourni un kit d'un robot hexapode Adeept. Nous avons dû monter ce robot et prendre en main son utilisation.
Équipement à acheter
Module Bluetooth Arduino :
https://www.gotronic.fr/art-module-bluetooth-4-0-dg010-21436.htm
Chronologie du projet
Semestre 6
Séance du 01/03/22
Durant cette séance,nous avons découvert le sujet et commencé nos recherches sur les robots hexapodes ainsi que leurs utilisations
Séance du 08/03/22
Durant cette séance,nous avons commencé à réaliser un diagramme de Gantt prévisionnel pour le semestre 7. Nous avons également commencer l'étude du besoin avec la réalisation d'un diagramme "Bête à Corne" et d'un diagramme "Pieuvre".
Séance du 15/03/22
Durant cette séance,nous avons cherché ce qui existait sur le marché,afin de démarrer l'étude de marché ainsi que l'étude des opportunités. En parallèle, nous avons également demarrer l'analyse fonctionnel de notre robot.
Séance du 22/03/22
Durant cette séance,nous avons poursuivi les études de la semaine précédente.
Séance du 29/03/22
Durant cette séance,nous avons fini l'étude de marché et commencé à réfléchir au plan d'action. Nous avons également commencé à rédiger notre cahier des charges.
Séance du 05/04/22
Durant cette séance,nous avons commencé le plan d'Action et avancé le cahier des charges.
Séance du 26/04/22
Durant cette séance,nous avons réalisé un bilan de ce qui nous rester à effectuer et commencé l'étude de faisabilité et l'étude des risques.
Séance du 03/05/22
Durant cette séance, nous avons terminé l'analyse des risques,poursuivi l'étude de faisabilité et le cahier de charge.
Semestre 7
Séance du 10/10/22
Durant cette séance, nous avons chercher à améliorer notre robot et finir son montage.
Séance du 21/10/22
Durant cette séance, nous avons regardé quelle carte pourrait convenir pour insérer d'autres composants et un servo moteur en plus, la carte actuelle étant totalement utilisée.
Séance du 21/10/22
Durant cette séance, nous avons essayé d'implémenter le programme dans le robot. Le programme ne marchant pas, nous devons donc reprendre le code à 0 et tester chaque servo moteur. Nous avons toutefois réussi a tester le capteur à ultrason et les NeoPixel.
Séance du 28/10/22
Durant cette séance, nous avons résolu le problème des servos moteur qui provenait d'un mauvais branchement. Notre araignée se déplace pour la première fois. Cependant elle rencontre de gros problèmes d'adhérences.
Séance du 18/11/22
Durant cette séance, nous avons poursuivi la programmation des différents mouvements du Robot. Pour l'adhérence, nous avons testé différentes solutions : élastiques , colle chaude.
Séance du 21/11/22
Durant cette séance , nous avons cherché un logiciel de modélisation 3D afin de réaliser nos patins et commencer la prise en main de celui-ci.
Séance du 25/11/22
Durant cette séance, nous avons modifié et amélioré notre diagramme de Gantt pour le S7 et le S8. Nous avons également avancé la modélisation 3D des patins sur Onshape.
Séance du 28/11/22
Pendant cette séance, nous avons fini la modélisation des pattes de l’araignée pour qu’elle soit plus stable. Nous allons en imprimer un exemplaire pour vérifier que la pièce s’emboite bien dans la patte du robot. Nous avons aussi continuer la recherche du développement de l’application pour contrôler le robot à distance. Sur l’application MIT App Inventor, nous ne pouvons pas utiliser le module WIFI, c’est pour cela que nous allons regarder pour la séance prochaine si nous pouvons remplacer le module WIFI par un module Bluetooth.
Séance du 08/12/22
Durant cette séance,nous avons lancé l'impression 3D de nos cinq pattes manquantes et completé le Wiki.
Séance du 15/12/22
Durant cette séance, nous avons commencé le rapport et avancé le Wiki.
