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self balancing robot

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2016
Rapport Projet
Arduino
La boîte à récompense
ORENGO Sharon & MOHDAD Racha
Projet S4
Sommaire
Introduction
I-Présentation du projet
1) Fonctionnalité
2) Matériels utilisés et leur rôle
II-Les difficultés
1) Les problèmes rencontrés
2) Les solutions
III-Le résultat
1) Ce qu'on a réalisé
2) Démonstration
3) Ce qu'on aurait pu améliorer
Conclusion
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Introduction
L'objectif de ce projet était de réaliser un objet connecté à l'aide d'une carte Arduino et
de nos connaissances en électronique.
Pour notre projet, nous avons pensé à faire une boîte à récompense. Cela consiste à créer une
boîte connectée au téléphone de l'utilisateur. Cette boîte reste verrouillée tant que l'utilisateur
n'aura pas fait suffisamment de pas dans la journée.
I-Présentation du projet
1) Fonctionnalité
Pour réaliser ce projet, nous nous sommes fixées différents objectifs et nous avons établi
un certain nombre de fonctionnalité que notre boîte devait avoir.
La première fonctionnalité est le comptage de pas dans la journée d'une personne. L'utilisateur
portera donc sur lui un dispositif permettant de réaliser cela et de transmettre le nombre de pas
au téléphone de celui-ci. Pour cela, nous devons utiliser un accéléromètre relié à un système
Bluetooth qui permettra d'envoyer un message à l'utilisateur lorsqu'il a atteint le nombre de pas
nécessaire et ainsi lui signaler que la boîte est déverrouillable.
La deuxième fonctionnalité est l'envoi de ces informations à la boîte. En effet, lorsque le nombre
de pas est atteint, le système envoie un message à l'utilisateur mais il doit aussi indiquer à la
boîte qu'elle est maintenant déverrouillable et afficher un message sur son écran. Pour cela, la
boîte doit recevoir donc un message par l'intermédiaire d'un système Bluetooth. Nous devons
réaliser une liaison entre le Bluetooth de la boîte et le Bluetooth que porte l'utilisateur.
La troisième fonctionnalité traite la partie lorsque la boîte est déverrouillable. Si celle-ci l’est,
l'utilisateur a alors la possibilité d'ouvrir la serrure soit à l’aide d’un code Bluetooth, soit par
l’intermédiaire d’un capteur sonore, soit avec un capteur laser.
Concernant la méthode avec le code, l'utilisateur devra programmer avant la première utilisation
un code à 4 chiffres que la boîte devra reconnaitre. Ce code sera envoyé grâce au Bluetooth
depuis le téléphone de l'utilisateur vers la boîte qui devra vérifiée si le code est correct. Si le
code est bon, la serrure de la boîte s'ouvrira ou dans le cas contraire elle restera fermée mais la
boîte sera toujours déverrouillable.
Pour la méthode avec le capteur sonore, tout comme celle avec le code, l'utilisateur devra
programmer un bruit particulier à reconnaitre qui sera la "clé" pour ouvrir la serrure. De la
même façon que précédemment si le "code bruit" est faux la serrure restera fermée.
Enfin pour la dernière méthode avec le capteur laser, l'utilisateur devra tout simplement mettre
un laser (avec une certaine fréquence) devant le capteur laser et la serrure s'ouvrira.
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Nous avons choisi de permettre à l'utilisateur d'ouvrir cette boîte de trois manières d''une part
pour que la boîte connectée soit plus amusante à utiliser pour l'utilisateur mais aussi pour la
rendre plus pratique. C'est-à-dire, si par exemple l'utilisateur a perdu son téléphone et n'a pas le
temps de le retrouver, il a toujours la possibilité d'utiliser les deux autres manières d'ouvrir la
boîte.
Nous précisons que la perte du téléphone n'empêche pas la boîte de recevoir les informations
"déverrouillable ou non" puisque c'est le système de comptage de pas, qui se trouve sur
l'utilisateur, qui envoie ces informations.
2) Matériels utilisés et leur rôle
Pour réaliser ce projet, nous avons eu besoin de différents types de matérels.
Pour constituer le système qui compte les pas, nous avons eu besoin d'un accéléromètre, d'une
carte Arduino et d'un système Bluetooth. L'accéléromètre a permis de compter les pas suivant
une rotation. En effet, pour que l'accéléromètre comptabilise un choc comme un pas, nous avons
considéré une rotation selon l'axe x. Notre programme lit deux valeurs qui sont en fait la
position à l'instant t et t+1 de l'utilisateur. Nous avons défini que si la valeur absolue de la
différence des deux positions est supérieure à 10, notre programme considère que l'utilisateur a
fait un pas et il incrémente d’un une variable qui compte le nombre de pas dans la journée.
Ensuite, si notre système détecte que le nombre de pas atteint est supérieur ou égal au nombre
de pas minimum pour déverrouiller la boîte, le Bluetooth nous permet d'envoyer cette
information à une application sur le téléphone de l'utilisateur mais aussi de l'envoyer à la boîte
pour qu'elle affiche sur son écran qu'elle est maintenant déverrouillable.
Pour réaliser notre partie boîte, nous avons eu besoin d'une seconde carte Arduino, d'un capteur
sonore, d'un capteur laser, d'un écran LED, d'une serrure et d'un système Bluetooth. Les deux
capteurs nous servent pour deux manières d'ouvrir la boîte, et le Bluetooth nous sert d'une part
pour recevoir les informations du système qui compte les pas et ainsi afficher le message
adéquat sur l'écran. Et il nous sert d'autre part à recevoir le code envoyé par l'utilisateur et
vérifier si celui-ci est correct ou non.
II-Les difficultés
1) Les problèmes rencontrés
Tout d'abord nous n'avons pas pu réaliser une des façons d'ouvrir la boite, celle avec le
capteur sonore car nous n'avons pas reçu le matériel nécessaire à temps.
Ensuite dans l'ensemble de la réalisation du projet nous avons rencontré trois problèmes
majeurs.
Le premier a été que nous n'avons pas réussi à définir un code à quatre chiffres pour ouvrir la
boîte. Nous n'avons pas réussi à programmer l'imbrication des quatre chiffres. En effet, grâce à
l'application Bluetooth Serial Controller, nous pouvons lire un caractère envoyé par celle-ci
vers notre Arduino grâce au Bluetooth. Cependant, chacun des chiffres constitue un nouvel
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envoie à l'Arduino et nous avons été dans l'incapacité de programmer l'Arduino pour qu'il
considère ces quatre envoies comme un seul et qu'il analyse si le code est correct ou non.
Le deuxième problème que nous avons rencontré est le plus important de tous. Pour réaliser
notre projet il nous fallait une liaison entre les deux modules Bluetooth. En effet, comme dit
précédemment, il fallait que le système pour compter les pas envoie ses informations au
Bluetooth de la boîte. Cependant, notre application Android, Bluetooth Serial Controller ne
nous permet pas de nous connecter à deux Bluetooth en même temps. Nous n'avons donc pas
pu faire cette liaison. De plus, mis à part cela, les modules Bluetooth fournis ne peuvent se
connecter entre eux et nos smartphones ne peuvent pas être connectés à deux Bluetooth en
même temps.
Enfin nous avons constaté un dernier problème lorsque nous testions nos deux Bluetooth. Nos
applications Android n’arrivaient pas toujours à détecter le Bluetooth. Nous avons cependant
remarqué qu'il détecte mieux avec certains téléphones. Ce problème nous a légèrement ralenti
dans la réalisation du projet car nous ne nous somme pas rendu compte de ceci tout de suite et
nous pensions que nous avions un problème dans le montage ou le programme alors que ce
n'était qu'un problème de détection du signal Bluetooth.
.
2) Les solutions
Suite à ces problèmes, nous n'avons pas rempli tous nos objectifs mais nous avons
cherché des solutions.
En ce qui concerne le problème avec le code à quatre chiffres, nous avons essayé de faire des
boucles if imbriquées dans le code de sorte que la boite ne se déverrouille que si les 4 chiffres
sont pris en compte mais cela a été un échec. Nous avons aussi essayé de chercher des fonctions
sur internet pour pouvoir faire cela, mais de même, ça a été un échec. Finalement, afin de ne
pas supprimer cette fonctionnalité, nous avons décidé de garder le code mais à un seul chiffre.
Notre programme vérifie si le chiffre envoyé est le bon et sinon il nous renvoie un message
d’erreur sur l’écran de la boîte.
Enfin, en ce qui concerne la liaison nous avons d'abord pensé à envoyer le nombre de pas
effectué au smartphone de l’utilisateur puis que ce dernier l’envoie manuellement à l’Arduino
de la boîte par l’intermédiaire du Bluetooth, puis que le déverrouillage se fasse. Mais nous
n’avons pas réussi à programmer cela. En effet, nous n’avons pas su comment conserver le
nombre de pas dans une variable, qui elle sera renvoyée à l’Arduino de la boîte. Sinon,
l’utilisateur aurait pu tricher et envoyer le nombre de pas qu’il voulait. Au final, nous avons
décidé de simuler ce transfert d’information. D’abord, le nombre de pas s’envoie au téléphone
avec le message qui indique la possibilité de déverrouiller la boîte ou non selon si l’objectif est
atteint. Puis, nous simulons que la boîte peut être déverrouillée directement avec les deux
méthodes de déverrouillage possible.
Nous aurions aimé réaliser la méthode de déverrouillage avec le capteur sonore, mais
malheureusement, nous avons eu un souci concernant la réception du matériel. En effet, avant
les jours fériés, nous devions recevoir le capteur sonore mais apparemment un autre groupe
l’avait pris. Et nous n’avons pas été prévenu par la suite que d’autres capteurs étaient arrivés.
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III- Le résultat
1) Ce qu'on a réalisé
Nos solutions n'ayant pas abouti nous avons décidé de réaliser notre projet en deux
parties : la partie sur l'utilisateur et la partie "boîte".
Nous avons d'une part la partie "personne" avec un accéléromètre qui permet de compter le
nombre de pas et si le nombre de pas est supérieur ou égal au nombre de pas minimum de la
journée, l'information est envoyée au téléphone de l'utilisateur sur notre application Serial
Bluetooth Controller.
Nous avons d'autre part la partie "boîte" avec un Bluetooth, une serrure et un capteur laser.
2) Démonstration
Pour la démonstration de notre projet, nous considérons que la boîte est déjà
déverrouillable puisque nous n'avons pas la liaison qui permet d'envoyer cette information à la
boîte.
Nous avons programmé le nombre de pas nécessaire dans la journée à 5 et que le code a envoyé
pour ouvrir la boîte est le chiffre 1.
Dans un premier temps, nous avons présenté notre partie "personne". Nous avions montré que
lorsque l’objectif est atteint, un message s'affiche sur notre application et nous indique que
l’objectif est bien réalisé.
Dans un deuxième temps, nous avions présenté notre partie "boîte". Nous vous avions montré
que lorsque l'utilisateur envoie le code "1" avec son téléphone ou lorsque le capteur laser détecte
une lumière (en l’occurrence le laser de bonne fréquence), alors la serrure s'ouvre et le message
de l'écran LED indique que la boîte est ouverte.
3) Ce qu'on aurait pu améliorer
Pour améliorer notre objet connecté, nous aurions pu d’une part rajouter le capteur
sonore qui aurait été un mode de déverrouillage assez amusant pour l’utilisateur. Et d’autre part,
nous aurions pu réaliser une serrure de taille réelle, mais par manque de temps, nous nous
sommes contentées d’un solénoïde.
De plus, si nous voulions commercialiser cet objet, il aurait fallu impérativement avoir notre
liaison entre les deux parties du projet. Il aurait aussi fallu avoir un objet dans lequel on aurait
mis notre système de comptage de pas et son Bluetooth. Pour cela l'idéal aurait été de
miniaturiser le circuit, pour pouvoir l'intégrer à un objet petit et facile à porter pour l'utilisateur.
De même pour la partie boîte il aurait fallu intégrer notre circuit dans un boitier relié à la serrure
de la boîte.
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Conclusion
Nous n'avons pas pu réaliser un produit commercialisable et nous n'avons pas de liaison entre
nos deux parties, mais nous avons tout de même réussi à remplir presque l'ensemble de nos
objectifs. Ce projet nous a permis de voir que grâce à nos connaissances que nous avons
acquises cette année nous n'arrivons certes pas à finaliser notre idée complètement mais au
moins de comprendre ce que nous avons appris en l'appliquant et en créant des petits objets
connectés par nous-mêmes, de chercher des solutions aux problèmes et d'en voir les résultats.
C’est une façon plus amusante de voir et d’apprendre l’électronique.
Nous avons été assez contentes et satisfaites de notre résultat final. De plus, notre idée n’est pas
encore sur le marché. Qui sait, peut-être qu’un jour elle sera aboutie.
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