Train de véhicules
Sommaire
Cahier des charges
Présentation générale du projet
L'objectif de ce projet est de développer une douzaine de robots mobiles capables de se suivre afin de former un train de véhicules. Le véhicule de tête sera téléguidé par WiFi, alors que les autres suivront le véhicule de devant de façon autonome.
Les robots seront des robots roulants à deux roues. Le corps du robot sera monté à partir de châssis à bas coût: les 2WD Robot Car chassis.
Ce châssis comprend déjà deux moteurs 6V, deux roues et un support de 4 piles 1.5V. Il faudra ajouter deux odomètres, un driver de puissance pour les moteurs, ainsi qu'un microcontrôleur. Le véhicule de tête sera commandé par un micro-contrôleur avec WiFi intégré de type ESP8266. Les autres par un Arduino Uno. Le véhicule de tête se comportera comme un point d'accès WiFi et implantera un mini-serveur Web pour permettre le contrôle via un smartphone ou un ordinateur.
Chaque véhicule possède un numéro d'identification N, et doit suivre celui de numéro N-1. Pour cela, il doit détecter et identifier un véhicule dans une zone définie. Le véhicule à suivre émet des ondes infrarouges modulées par son numéro d'identification, donc chaque robot émettra à une fréquence différente. Un capteur infrarouge doit être installé à l'avant du robot suiveur afin de récupérer ces informations tandis que l’émetteur IR sera situé à l'arrière du robot. Le suivi se fera à une distance prédéfinie. Le robot suiveur sera équipé d'un capteur ultrason pour asservir sa distance avec le véhicule suivi. Il faudra que l'arrière des véhicules soit bien plan pour que le télémètre ultra-son puisse prendre une mesure fiable.
Un véhicule suiveur doit tourner sur lui-même pour détecter les balises IR. Si une balise est détectée, on tente de l'identifier. S'il s'agit de la bonne balise, on commence la poursuite, sinon on continue à chercher les balises. Tant que la bonne balise est dans le champ de vision, il faut la garder le plus au centre. Plusieurs capteurs IR seront utilisés pour assurer la bonne direction du robot. La vitesse est régulée par rapport à la distance retournée par le télémètre. Nous utiliserons un régulateur PID pour limiter les oscillations en vitesse des robots.
Liste de matériel
| Matériel | Quantité requise | Quantité disponible | A commander | Commentaires |
|---|---|---|---|---|
| Chassis 2WD | 4 | 4 | 0 | Corps + motoreducteurs 6V + roues + odomètres |
| Piles / batteries | 4x4x1.5V | Suffisamment | 0 | |
| Arduino Uno | 3 | 3 | 0 | |
| ESP8266 | 1 | 1 | 0 | |
| LED IR | 20 | 0 | 20 | |
| Phototransistors IR | 20 | 0 | 20 | |
| Ultrasons SRF04 | 3 | 3 | 0 | |
| Drivers moteurs Pololu TB6612FNG | 4 | 0 | 4 | |
| Boutons poussoirs | 4 | 4 | 0 | |
| LEDS couleur | 20 | 0 | 20 | |
| Résistances 220 Ohms | 15 | 0 | 15 | |
| Résistances 470 kOhms | 20 | 0 | 20 | |
| Fils de connexion M-M | 65 | 0 | 65 | |
| Fils de connexion M-F | 20 | 0 | 20 |
Liste des tâches
- Etudier la partie puissance
- Déterminer la source d'énergie
- Régulateur 6 V pour alim driver moteur
- Choix du driver moteur
- Etudier la communication infrarouge
- Circuit d'émission: LED IR + resistance
- Circuit réception: Phototransistor IR + resistance
- Déterminer la portée du signal ?
- Etudier l'influence de la lumière ambiante ?
- Etudier la directivité du signal émis ? De la détection ?
- En déduire la disposition des détecteurs
- Programmer cette communication sur Arduino
- Etude de l'ESP8266
- Nombre de GPIOs disponibles
- Comment coder ?
- Développement d'un code PID numérique
- Sur IDE, possibilité de faire une classe PID
- En code c, une librairie
Répartition du travail
| Lundi 14-16h | Mercredi 14-18h | jeudi 10-12h | |
|---|---|---|---|
| Avant début projet | |||
| Semaine 4 | 25/01: Organisation du projet | 27/01: Etude préalable de l'IR | 28/01: Liste de matériel précise |
Avancement du Projet
| Travaux | Avancement | Commentaires |
|---|---|---|
| Etude préalable de la communication infrarouge | Fait | Montages d'émission et de réception déterminés
émission: Bonne directivité (LEDS IR 130°) et puissance délivrée par Arduino suffisante réception: Bonne sensibilité, reste à définir la répartition sur le robot influence relativement importante du bruit IR ambiant, prévoir un "chapeau" |
| Etude de l'alimentation | Fait | Deux solutions confrontées:
Alim 9V (6x1.5V) et linéariseur 6V Alim 6V (4x1.5V) directe --> Solution retenue pour sa simplicité. Etude fonctionnelle à prévoir |
| Electronique de puissance | En cours | Utilisation de drivers moteur Pololu TB6612FNG |
| Montage général | A faire | |
| Prise en main de ESP8266 | A faire | |
| Programmation Arduino | A faire | |
| Programmation ESP8266 | A faire |
1: Étude de la communication infrarouge
- Émission
Nous déterminons ici le schéma d'émission infrarouge:
//Image du montage
La tension de commande de ce montage sera délivrée par un pin numérique de l'Arduino. Celui ci accepte un courant max de sortie de 30mA. Nous fixons donc le courant dans le montage à environ 20mA afin de conserver une bonne puissance d'émission sans risque de dommages.
On a 
,
, donc 
. Nous avons 
, en choisissant R à 220 Ohms, nous obtenons un courant de 18mA.
- Directivité de l'émission
- Puissance
- Réception
- Directivité de la réception
- Définition des éléments du montage
- Schéma de disposition des récepteurs
- Limites (distance,angle)
2: Étude de l'alimentation et de l'électronique de puissance
- Besoins moteurs
- Tension max
- Choix de la source de tension (piles 4x1.5V ou 9V)
- Nécessité du linéariseur 6V
- Choix des hacheurs moteur
3: Montage général
- Robot de tête
- Robots de queue
4: Programmation
- ESP8266
- Programmation c ou IDE ?
- Prise en main
- Application de contrôle
- Définir un support (Android, iOS, page web, c)
- Coder!
- Arduino
- Affichage ID
- Communication IR
- Fréquencemètre numérique
- Ultrasons SRF04
- PID moteurs
- Algo de fonctionnement
