Rapport Coupe Robotique de Cachan

Juin 2016
Rapport Coupe Robotique
de Cachan
Encadrant : Monsieur Juton
Dafne Cacres Alvarez, Marc Gabirel, Fabien Hauzeray,
Matthieu Lachenait, Camille Lavigne GEII E

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Remerciements,
A tout le corps enseignant pour leur disponibilité et pour leur aide. Nos
remerciements vont plus particulièrement à Monsieur Juton qui nous a
guidés et accompagnés tout au long de ce projet ainsi qu’à Marc Ardillier
pour l’impression des cartes.

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Sommaire
Introduction ............................................................................................................................................. 5
1. La compétition ................................................................................................................................ 5
1.1. Les objectifs ............................................................................................................................. 5
1.2. Les impératifs et le fonctionnement ...................................................................................... 6
2. Choix des composants .................................................................................................................... 8
2.1. Automate OMRON CPU11 CJ12M .......................................................................................... 8
2.2. Le hacheur 4Q VNH5019A-E ................................................................................................... 8
2.3. Le télémètre Sharp DT35 ........................................................................................................ 8
2.4. Le détecteur OMRON E3Z-LR61 .............................................................................................. 9
2.5. Le capteur optique CNY70 ...................................................................................................... 9
2.6. La résistance 1Ω ...................................................................................................................... 9
2.7. Les roues codeuses Avago HEDS-5500 ................................................................................... 9
3. Les cartes ......................................................................................................................................... 9
3.1. La carte puissance ................................................................................................................. 10
Q1et Q2 : transistors gérant l’alimentation des composants VNH5019A-E par le module de
contrôle(PLC) ..................................................................................................................................... 10
U5 : porte logique gérant l’ouverture et la fermeture des transistors des hacheurs ........................ 10
U3 : régulateur de tension (transforme du 12V de la batterie en 5V) ............................................... 10
P12 : connecteur permettant de communiqué avec l’automate ....................................................... 10
La « carte moteur » assure la régulation des moteurs (vitesse et sens de rotation). Cette
carte est composée de deux composants VNH5019A-E : un pour chaque moteur. Selon la
datasheet, le montage de ce composant requiert des connexions à différentes résistances
et condensateurs (figure ….). Sur la carte, d’autres condensateurs sont implantés pour
éviter les interférences électriques entre les composants. ...................................................... 10
3.2. La carte ballon ....................................................................................................................... 10
La « carte ballon » est composée d’un transistor MOSFET FDD 5612 qui se ferme lorsque
le robot arrive sur la zone blanche. Une tension de 12V parcourt alors la résistance de 1 Ω
collée sous le ballon (soit à 32cm du sol). L’échauffement produit engendre l’éclatement
du ballon. .......................................................................................................................................... 11
3.3. La carte CNY70 ...................................................................................................................... 11
3.4. La carte interface automate ................................................................................................. 11

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conRS1 : connecteur définissant le sens de communication avec le servomoteur soit en écriture, soit
en lecture .......................................................................................................................................... 11
U2 : composant la conversion des données entre le servomoteur et d’automate ............................ 11
U1 : ensemble de 4 AOP amplifiant le signal reçus depuis les roues codeuses pour pouvoir être
traiter par l’automate........................................................................................................................ 11
RBT : régulateur de tension de 12V à 5V ........................................................................................... 11
R1 à R3 : résistances de valeur respective 10kΩ, 2,7kΩ et 470Ω ...................................................... 12
C1 à C7 : condensateurs de 100nF ..................................................................................................... 12
4. La programmation ........................................................................................................................ 12
4.1. Détermination du parcours ...................................................................................................... 12
Le parcours est divisé en plusieurs cibles intermédiaires (Xtarget et Ytarget) en vue d’atteindre le
point final. ............................................................................................................................................. 12
Le traitement consiste à calculer la position de la gamelle par rapport au point de départ (Xposition
et Yposition), puis sa distance par rapport à son point cible intermédiaire (distance-target et angle-
target) en vue de calculer les informations à transmettre aux hacheurs 4-quadrants commandant la
rotation des roues. ................................................................................................................................ 12
La position par rapport au point de départ est calculé à partir des informations transmises par les
deux roues codeuses. ............................................................................................................................ 12
La position par rapport au point cible est déterminé en appliquant le théorème de Pythagore , puis
approximant la valeur de l’angle à la valeur de la tangente , approximation permise dans le cadre
d’angle de faible valeur. ........................................................................................................................ 12
4.2. Esquive des obstacles ............................................................................................................... 12
L’acquisition des informations à partir du télémètre (variable telemetre_m) permet de situer la
gamelle par rapport à un obstacle. Si un obstacle se situe à moins de 1 mètre, le servomoteur opère
une rotation pas à pas du télémètre. Si angle par rapport à la cible est inférieur à 45 ° le servomoteur
tourne le télémètre de préférence vers la gauche, sinon il le tourne par la droite en vue de minimiser
le parcours libre d’obstacle sur les 1 mètre suivant. Ensuite une consigne est transmise au 4Q en vue
de commander les rotations des roues de la gamelle. ......................................................................... 12
4.3. Stratégie .................................................................................................................................... 12
En début de parcours, l’environnement est scanné en vue d’atteindre le centre de symétrie, une fois
arriver sur ce point nous prenons comme nouvelle destination le point d’arrivé. Cette stratégie
permet de minimiser le temps de parcours, toutefois elle n’est fonctionnelle que pour des parcours
simples. .................................................................................................................................................. 12
Lorsque la gamelle rencontre un obstacle, une nouvelle cible intermédiaire à 15 cm de l’obstacle est
alors définie ........................................................................................................................................... 12
Conclusion ............................................................................................................................................. 13

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Introduction
Ce projet consiste en la création d’un robot autonome en vue de participer à la Coupe
Robotique de Cachan qui se tiendra lors du Festival de Robotique du 9 au 11 juin 2016.
S’affronte durant trois jours, des étudiants de 1er année et 2ième année venant de différents
IUT GEII français. Le robot doit atteindre le
coin posé de son lieu de départ, faire exploser
son ballon et éviter les obstacles placés sur
son chemin. Au fur et à mesure des épreuves,
la difficulté du parcours est croissante.
Pour réaliser ce projet, nous constituons un
groupe de 5 personnes en mettant à profit les
compétences et expériences réussies,
notamment dans le cadre de la compétition du robot suiveur de ligne qui s’est déroulé lors du
1er semestre : Marc et Dafne pour leur motivation et leur ingéniosité, Matthieu pour ses
qualités de programmation, Camille et Fabien puisque leur robot était en final.
Après analyse du cahier des charges imposé par le règlement de la Coupe Robotique, nous
avons émis plusieurs des solutions techniques pour réaliser ce défi, chacune soumise à
l’avis du groupe, puis du corps enseignant. Pour celles retenues, nous les avons assemblées
et dispatchées sur quatre cartes électroniques dont nous avons conçu le schéma de
câblage, d’implantation et le routage en utilisant le logiciel Altium Designer. La dernière
étape a été réservée à la programmation de l’automate avec le logiciel CX-one Programmer.
1. La compétition
1.1. Les objectifs
Le robot évolue sur une piste carrée de 8m entièrement recouverte de moquette bleu foncée.
Chaque coin de piste abrite une zone blanche, mesurant au minimum 70 cm de rayon, pour
indiquer la zone d’arrivée.
Figure 1. Affiche du festival de Robotique de Cachan