IMA5 2018/2019 P30

Présentation générale

Description

Encadrants : Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
Objectif : Contrôler un robot de grande taille à partir d'une tablette.
Description : Un robot de grande taille a été réalisé à partir de moteurs de fauteuil roulant. Le système de contrôle électrique a été détruit lors d'un précédent projet, il est à reprendre totalement. Le système de commande à base d'Arduino commandant des contrôleurs de moteurs de puissance doit être revu lui aussi. Il faut ensuite s'assurer d'un dispositif d'arrêt d'urgence en cas d'obstacle proche. Pour la détection d'obstacles vous pouvez vous appuyer sur des détecteurs infrarouges et sur une Kinect. Enfin le PC embarqué doit être configuré pour se connecter sur les points d'accès WiFi de l'école et comporter un site Web permettant ainsi de le contrôler à distance avec les images des Webcam comme retour. Pour un déplacement dans tous les bâtiments de l'école, prévoir un dispositif pour appuyer sur les boutons des ascenseurs.

Objectifs

• Faire à nouveau rouler le robot, rendre son câblage compréhensible et clair.
• Connecter le robot en wifi grâce à l'ordinateur qui y sera intégré, et réaliser un site web permettant d'accéder au robot.
• Vérifier les capteurs et s'en servir pour contrôler le robot à distance, le faire se déplacer dans Polytech, et le faire prendre les ascenseurs.

Préparation du projet

Choix techniques : matériel et logiciel

Nous utilisons un robot pré existant, et en grande partie du matériel pré existant. Pour la fixation des cartes dans le robot, nous allons acheter nous mêmes la visserie spécifique dont nous avons besoin si elle n'est pas à notre disposition. L'ordinateur a intégrer au robot, la webcam, l'écran, les régulateurs de moteur, l’Arduino méga, et les batteries sont déjà fournis.

Liste des tâches à effectuer

• Faire rouler à nouveau le robot
• Faire du ménage dans les câblages et tout faire tenir à l'intérieur pour que le robot soit mobile (joystick)
• Installer l'ordinateur et connecter le robot au wifi
• Réaliser un site web permettant de contrôler le robot
• Lire le retour de la webcam et des infrarouges pour le contrôle à distance
• Faire rouler le robot en utilisant le site web et le wifi
• Prendre les ascenseurs?

Calendrier prévisionnel

Contacter Nicolas Havard (Semaine 1)
Lire la documentation pertinente (Semaine 1)
Refaire les câblages, faire du rangement dans le robot (Semaine 1)
Comprendre le fonctionnement des régulateurs de vitesse et du robot (Semaine 1)
Etape 1: Contrôler le robot à l’aide de la manette (Semaine 1)
Y intégrer un ordinateur pour contrôler le robot de cette façon (via le port série) (Semaine 2)
Faire le site internet de contrôle du robot (Semaine 3/4)
Connecter le robot en wifi (Semaine 3/4)
Etape 2: Contrôler le robot à l’aide du site en wifi (Semaine 3/4)
Gérer la webcam (Semaine 5)
Tester les capteurs (Semaine 5)
Etape 3: Contrôler le robot à l’aide du wifi et des capteurs à distance (Semaine 5)
Wiki (Toutes les semaines) (Semaines 1-8)

Si on en a le temps: utilisation des ascenseurs.

Réalisation du Projet

Semaine 1

Nos objectifs pour la semaine sont de démonter, nettoyer, et remonter correctement le robot, afin que le câblage soit lisible et que tout puisse y rentrer. Nous allons également le tester afin de s'assurer qu'il roule sans soucis et que le contrôle au joystick soit fonctionnel. Si possible, nous désirons également corriger le système d'arrêt d'urgence et de démarrage pour qu'ils soient accessibles à la fois de façon logicielles et physiques, en parallèle. De cette façon, lorsque l'on passera à l'étape du wifi, nous pourrons contrôler le robot entièrement à distance. Il est très important que tout fonctionne sans soucis, nous comptons ensuite nous baser sur le contrôle au joystick pour créer le contrôle via l'ordinateur. Si l'on réussi à disposer d'un robot fonctionnel, et de bons plans pour y intégrer l'ordinateur et la wifi rapidement à la semaine 2, ce sera un bon début de projet.

Jour 1: Prendre connaissance de l'état du robot, et des choses à faire avant de pouvoir réellement commencer le projet. Création du wiki. Lecture de la documentation pré existante. Création d'un plan du robot et mesure de toutes ses dimensions importantes.
Jour 2: Réaliser un schéma des branchements actuels puis tout débrancher pour réorganiser le robot. Retirer les plaques de soutien actuelles, réduire la taille des borniers, trouver un moyen élégant et efficace de soutenir les différents éléments composant le robot. Comprendre le PCB présentement réalisé pour pouvoir le reproduire de façon potentiellement plus efficace, peut être avec un shield supplémentaire sur l'Arduino Méga.

Schéma du PCB actuel

Le PCB actuel rempli un objectif principal, qui est de diminuer le nombre de câbles présents à l'intérieur du robot, et rendre le tout plus lisible et agréable à regarder. Pour cela, il fait le lien entre les régulateurs de vitesse, le joystick, les relais, l'Arduino Mega et les batteries.

En un premier temps, le joystick doit pouvoir transmettre des informations à l'Arduino pour la commande en vitesse. Un câble 'ethernet' RJ12, et le port associé, permettent de connecter l'Arduino au PCB, et 6 pins relient le PCB à l'Arduino pour cette fonction.
L'Arduino, en suivant ces informations, va commander les relais, qui influent sur les entrées des régulateurs. Le PCB présente donc des pins pour l'Arduino, pour y connecter les relais, et ensuite des pins pour les relais, pour y connecter les régulateurs.
Le Pcb doit être bien documenté, afin de pouvoir s'en servir facilement et sans devoir toujours en réfèrer à la documentation.
Deux versions ont été réalisées, l'une un PCB standard, et l'autre un PCB designé pour être un shield qu'on puisse fixer sur le sensor shield déjà présent, pour encore réduire le câblage.

Schématic du PCB réalisé

Version non shield du PCB

Version shield du PCB réalisé

Plans pour le maintien des choses machins trucs dans la boite

Avant de pouvoir faire rouler le robot et le tester dans Polytech, nous devons fixer tous les composants présents dans le corps du robot. Pour ce faire, nous devons dessiner :

• 1 étage en bas pour maintenir les batteries
• 2 piliers pour fixer le bornier présent en bas et le relais
• 1 étage en haut qui va supporter toute la partie électronique (et ses pieds pour le maintenir élevé)
• 2 supports pour fixer les régulateurs de vitesse
• 1 tour qui contiendra PCB, Arduino Méga, Relais et l'ordinateur

Nous avons pris les mesures du robot comme faire se pouvait et avons dessiné un premier jet que voici :

Après l'avoir installé dans le robot, nous avons remarqué quelques modifications à faire :

• Les pieds de l'étage supérieur sont inutiles puisqu'il est déjà soutenu par les piliers fixant le bornier et le relais, nous pouvons donc les enlever
• Les trous faits pour laisser les bouchons des batteries passer sont eux aussi inutiles puisque nous avons acheter des colliers plats pour remplacer les bouchons et gagner de la place
• Nous enlevons également la barre entre les deux batteries sinon nous ne pouvons pas mettre les batteries
• Enfin nous ajustons la taille des étages et de la hauteur des piliers pour qu'ils soient adaptés au robot

Ce qui nous amène donc au deuxième jet :