IMA5 2019/2020 P26

Présentation générale

Description

Ce projet se déroule dans le cadre de la préparation a la compétition Euroskills en robotique mobile. Les Euroskills sont la déclinaison européenne de la compétition internationale Worldskills, considérée comme les jeux Olympiques des métiers. Tous les deux ans, pendant 3 à 4 jours, l'affrontent dans une cinquantaine de métiers les champions nationaux de l'ensemble des pays du continent européen.

Cette année nous sommes les représentant de l'équipe de France dans le métier robotique mobile qui permet de mettre en avant les avancés de la robotique dans le domaine industriel. Ce projet fait alors partie intégrante de notre entrainement et notre préparation à la finale européenne à Graz (Autriche) en septembre 2019. Il reprend le les objectifs du sujets de robotique mobile des Worldskills 2019 à Kazan (Russie).

Objectifs

Plan de l'usine dans lequel évolue le robot

Ce projet consiste à la réalisation d'un robot autonome mais aussi pouvant être télé-opéré, évoluant sur un terrain simulant une usine.

À partir de son point de départ, le robot doit être capable de se rendre aux différentes "Workstations" disséminées sur le plateau afin de recueillir un "Component carrier" puis de les emmener au stand de chargement. La particularité est que sur chaque "Workstation" est inscrit un code barre allant de paire avec celui de l'un des stand de chargement. Le "Component carrier" doit donc y être acheminé sans erreur. L'ordre dans lequel le robot doit se présenter aux workstations peut être soir définit au choix du compétiteur, soit définit par un tirage au sort.

Un fois tous les Components carriers aux stads de chargement, le code barre qui leur est associé indique le nombre de boule, la couleur et l'ordre dans lequel y doit être remplir. Les boules sont à disposition du robot dans des emplacements prévus à cet effet.

Préparation du projet

Choix techniques : matériel et logiciel

Éléments du kit Studica Worldskills

La majorité du matériel et de logiciels utilisés lors de la compétition sont imposés par le sujet. L'ensemble du matériel doit provenir du kit fournit à savoir le kit STUDICA édition Worldskills.

Voici une liste des principaux éléments:

• Contrôleurs
  • Contrôleur MyRio de National Instrument équipé d'un FPGA Xilinx et d'un processeur double cœur ARM Cortex-A9 ainsi qu'un support Wifi. La plateforme de programmation imposée est donc LabView avec les librairies MyRio et les librairies fournies par le constructeur.
  • Carte d'I/O et contrôleur moteur MD2 permettant le branchement facile des différents capteur et actioneurs

• Capteurs
  • Accéléromètre 9 axes NavX
  • 2 Capteurs de distance ultrasons
  • 2 Capteur de distance infrarouges SHARP
  • 1 capteur de lignes
  • Webcam HD
  • Manette filaire Logitech F310

• Actionneurs
  • 4 Moteurs à courant continus équipés d'encodeurs
  • 3 servomoteurs

• Mécaniques
  • Lots de différentes pièces de métal servant au montage du robot
  • Engrenages, courroies, glissière linéaire...
  • Vis et écrous
  • 4 roues omnidirectionnelles
  • Pièces imprimées en 3D possibles

Liste des tâches à effectuer

Hardware :

• Tester et choisir la meilleur forme de chassie
• Montage du bras
• Conception de la piste WorldSkills Kazan 2019
• Electronique/Câblage
  • Acheter un convertisseur de tension pour une alimentation de tous les composants stable
  • Organiser les câbles
  • Annoter les câbles (utiliser des couleurs différentes en fonction de la tension)
  • Sécurité du montage électrique (pochette batterie, fusible, gaine thermo, ...)

Software

• Connecter le robot en Wifi (téléversement et contrôle a distance)
• LabView
  • Découvrir LabView
  • Comprendre/Utiliser les librairies myRio et Robotics
  • Utiliser du code C dans LabView
• Odométrie
• Localisation et suivie de trajectoire (Planification de trajectoire)
• Détection de couleur avec la camera
• Détection de code barre

Gestion de projet

• Définir une méthode de travail
• Déterminer un nom de robot
• Trouver une salle de travail

Etat de l'art

Le métier robotique mobile est apparue pour la première fois dans la compétition Worldskills en 2013 a Leipzig (Allemagne). C'était alors deux anciens IMA Polytech Lille, Florent CHRETIEN et Mélanie LELAURE, qui s'étaient qualifié pour les phases finales mondiale.

Dans les premières années les robots utilisés étaient des Robotinos, suite à un partenariat se sont maintenant des robots Studica qui sont utilisés depuis 2015.

Réalisation du Projet

Prélude

PROMEO, découverte du kit

Stage de découverte/formation PROMEO Beauvais

Le 18 et 19 décembre 2019, nous avons été invité avec notre expert métier, Florent CHRETIEN, a PROMEO pour découvrir le kit "Studica Worldskills". Pendant ces deux jours nous avons pu faire un inventaire des pièces du kits, installer LabView et toutes les librairie utile à l'utilisation du myRio, ainsi qu'un premier chassie a trois roues et les testes moteurs.

On remercie PROMEO de nous avoir accueilli et de nous prêter un kit pour commencer la préparation et le PFE dès la rentrée.

Semaine 1

Rencontre avec Vincent Coelen

Rencontre avec notre tuteur école, Vincent Coelen, pour cadrer et définir le sujet de PFE, le sujet reprend les objectifs du sujets de robotique mobile des Worldskills 2019 à Kazan (Russie).

On discute organisation, préparation et on liste le matériel manquant au vue d'une prochaine commande. On planifie une après midi de formation LabView avec lui dans la semaine.

Trouver une salle de travail

... ...

Gestion de projet, définir une méthode de travail

Un projet de fin d'étude, se doit d'être réalisé de la façon la plus professionnelle possible, c’est-à-dire en suivant une méthode de gestion de projet.

Après discussion avec notre expert métier, il serait préférable d'adopter une gestion de projet dite "Agile", qui consiste a livrer toutes les semaines un produit opérationnel, en rajoutant à chaque fois de nouvelles fonctionnalités. Ce type de gestion de projet a plusieurs avantages:

• Permet d'avoir un logiciel et un robot opérationnel tout au long du projet
• Avoir une grande adaptation au changement (essentiel quand l'on sait que 30% du sujet change le jour de la compétition)
• Avancer par petits objectifs, les valider, s'adapter en fonction de la situation du moment, et ainsi de suite jusqu’à la fin du projet

TRELLO, gestion de projet

Pour nous aider dans l'organisation du projet, nous avons mis en place plusieurs outils:

• Microsoft TEAM: on a une équipe qui regroupe notre tuteur école, notre expert métier, ainsi que d'anciens compétiteurs français. On partage donc nos avancées, nos interrogations et récupère les retours/expériences des anciens compétiteurs.
• TRELLO: nous permet de gérer le projet, et les tâches en équipe, nous l'utilisons pour planifier et organiser tout notre travail. Chaque colonne représente un état du projet, dans lequel on glisse des "cards" qui représente une taches à réaliser. On peut donc, pour chaque aspect d’un projet, laisser nos commentaires, répartir nos tâches, centraliser des informations et suivre l’état d’avancement.
• Drive: Pour stocker et partager rapidement tous nos fichiers. Synchronisation et partage automatique de notre dossier de compétition, stocké sur nos PC respectif.

Pour continuer dans la gestion de projet dite "Agile", la livraison d'un produit opérationnel par semaine est simulée par un feedback en fin de semaine à notre expert métier et tuteur école.

Formation LabView

Vincent Coelen, nous a montré les bases de LabView:

• Le mode de fonctionnement de LabView
• Le câblage d'objet
• La création de constante, bloc de contrôle et indicateur
• Les raccourcis
• Le débogage
• La fenêtre d'aide
• etc...

On a maintenant les connaissances de base pour commencer à créer nos premiers VI.

Alimentation câblages et sécurités électrique

Alimentation:

Table d'alimentation

	Tension (Volt)
Batterie	12V (3000mAh)
Carte Moteurs portA (MD2)	12V
Carte Moteurs portB (MD2)	12V
Servomoteur portA	5V
Servomoteur portB	5V
Camera	5V (USB du myRio)
Sensors	5V

Dire prendre tension converter/dispatcher

Câblages, connecteurs Wago et panneau d'alimentation

Câblages et sécurité

Pour le câblage, on a adopter un code couleur pour se repérer entre tous les fils, le noir est pour le GND, le rouge le 12V et le bleue le 5V. On réfléchie à ajouter un système d'étiquettes sur chaque câble pour un branchement sans erreur pendant le stresse de la compétition.

Pour une connexion et déconnexion rapide et facile entre les fils en phases de testes on a opté pour des connecteurs "Wago".

Le panneau de gestion d'alimentation a les fonctionnalités suivantes:

• Bouton d’arrêt d'urgence, qui coupe toute l'alimentation du robot
• Deux interrupteurs, pour mettre sous tension ou non l'alimentation des cartes moteurs, et des servomoteurs.
• Deux leds témoin, indiquent la mise sous tension du robot ou des erreurs dans l'exécution du programme
• Un bouton poussoir pour lancer le programme