rapport – robot dream
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Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam RAPPORT – ROBOT DREAM SIMON EMARRE ALAN PORTE SOLENE GADEAU REMI RIQUART GAUTIER BOUCLY UGUR BULUT Tuteur : YVES GUINAND 1 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Sommaire Introduction : ...................................................................................... 3 Carte moteur ....................................................................................... 4 Carte microcontrôleur ......................................................................... 6 Carte capteurs ..................................................................................... 9 Conclusion ......................................................................................... 10 2 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Introduction : Comme chaque année, est organisé à Vierzon un concours national de robotique. Ce concours doit permettre à nous, étudiants de GEII, de concevoir et programmer un robot autonome grâce aux connaissances que nous avons acquis durant l’année. Ce robot sera assigné à plusieurs objectifs et devra les réaliser le plus rapidement possible. En effet le robot devra traverser la piste en évitant les obstacles ainsi que les robots des autres équipes adverses. Il devra par ailleurs crever ballon lorsqu’il sera arrivé dans le coin opposé. Quelle démarche avons-nous mis en œuvre pour arriver à nos fins ? Quels matériaux avons-nous utilisés pour remplir les objectifs ? Tout d’abord nous allons expliquer la conception formelle de notre automate puis nous expliquerons ensuite la création des cartes nécessaire à son fonctionnement et enfin nous terminerons par la programmation de la gamel. Nous avons décidé de concevoir trois cartes. Une carte moteur, une carte capteur et une carte avec le microcontrôleur MBED ont été réalisées. Ces cartes ont été conçues grâce à un logiciel de conception appelé Altium designer. 3 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Carte moteur La carte moteur est nécessaire pour générer un signal PWM nécessaire pour les moteurs. De plus ce signal doit pouvoir être variable sur ordre de la carte MBED. Schématique de la carte moteur La carte moteur comporte deux hacheurs quatre quadrants de type LMD18200. Ce composant regroupe un pont en H ainsi que son pilote. Le pont en H est un regroupement de 4 transistors qui permettent de contrôler la polarité aux bornes d'un dipôle. Le pilote permet d'avoir une logique de contrôle et de protection du composant. Ainsi ce composant en fait un outil idéal pour notre projet car facile à programmer et l’inversion de la polarité est possible. Pour éviter toutes variations de courant au sein de la batterie on place 2 condensateurs entre Vcc et GND. 4 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Image du hacheur 4 quadrants lmd18200 Caractéristiques : 1 : bootstrap (pompe permettant de fournir une tension supérieure à celle obtenue en entrée) 2 : sortie vers moteur (le condensateur connecté entre le bootstrap et la sortie est nécessaire pour fournir une tension supérieur à celle de l’entrée) 3 : commande du sens de rotation 4 : brake input : commande du frein électrique (inutile) 5 : entrée pwm 6 : alimentation 7 : masse 8 : sortie image du courant de la sortie du moteur (inutile) 9 : sortie alerte de surchauffe (inutile) 10 : sortie vers moteur 11 : bootstrap 5 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Carte microcontroleur La carte que nous définissons comme microcontrôleur est celle que vous voyez ci-dessous. C’est une carte sur laquelle est branché toutes les entrées et sorties de notre robot. Schématique de la carte microcontrôleur Pour signaler le départ du robot nous avons utilisé une prise Jack. Le signal de la présence d’un jack est envoyé sur la carte mais est traité directement grâce à un système PULL-UP. 6 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Nous avons quatre capteurs infrarouges (référence : Sharp gp2d12). Nous avons choisi le capteur infrarouge GP2D12 car ce capteur a une portée effective de détection de 10cm. De plus ils ont une tension d'alimentation de 5V ce qui en fait un composant de choix pour notre projet. A ce composant est connecté 3 fils d'entrée et sortie : le câble bleu qui sert d'alimentation, le câble noir masse, le câble vert qui envoie l'information à la carte de traitement. Pour éviter la collision avec un robot ou avec un obstacle nous avons utilisé des moustaches donc des switchs ou boutons poussoir capable de changer d’état lorsque le bouton/switch est enfoncé. Nous avons également utilisés deux capteurs optique (référence : CNY70). Toutefois, sur la carte microcontrôleur, il y a juste des connecteurs pour récupérer les informations des différents capteurs, les CNY70 étant fixés sous le robot. De plus, nous disposons de codeurs incrémentaux (référence : HEDS-5500) qui informe sur la position des moteurs, ils nous serviront à « donner un cap » au robot, ils vont nous permettre de gérer l’odométrie du robot. Le codeur incrémental est équipé d’une LED qui émet de la lumière à travers un disque. La LED émet une lumière qui est amplifiée par un verre ou lentille (Lens). Une partie des rayons est détectée par quelques photodiodes, les autres ne détectant rien puisque les rayons sont stoppés par les zones noires. Une impulsion est donc créée et traitée par le circuit intégré de ce codeur. 7 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Pour l'impulsion, il y a une alternance, c'est-à-dire qu'une paire de diodes détecte de la lumière, celle d'à côté non, et inversement lorsque la roue tourne. Par ailleurs, nous avons utilisés deux servomoteurs, un pour le crève ballon (moteur crève ballon) et un autre pour le laser (pour que le robot aille dans la bonne direction). L’ensemble laser + servomoteur permet à notre robot de détecter la balise du point d’arrivé. En effet le laser émet un rayon lumineux vers la balise et la balise réémet ce même rayon dans la direction d’où il est venu. Le servomoteur permet au laser de se repositionner sur la balise. 8 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Carte capteurs Pour que le robot s’arrête dans la zone d’arrivée (coin de la piste imposé), nous avons utilisés des capteurs CNY70. Ces capteurs sont indispensables pour détecter la zone d’arrivée matérialisée par une zone blanche au sol. Ces capteurs sont des phototransistors, c’est-à-dire qu’ils émettent une lumière infrarouge qui se répercute sur les surfaces blanche. Tout en émettant des rayons infrarouge ils reçoivent ce signal si celui-ci ce réfléchit sur la surface blanche. La tension de la batterie est régulée par un régulateur de tension 5V de référence lm7005. Schématique de la carte capteur 9 Rapport de projet Vierzon Equipe DreamTeam Conclusion Dans le cadre de ce projet, nous avons réalisé un robot répondant aux demandes souhaitées dans ce projet Vierzon. La détection des obstacles est rendu possible grâce aux capteurs infrarouges Gp2d12. Mais cette détection ne suffisant pas pour éviter une collision entre robots, nous avons adjoint des Switch. Nous avons équipé le robot de codeurs incrémentales ainsi que d’un laser pour corriger sa trajectoire. Le traitement de toutes ces informations se fait grâce à la carte MBED, celle-ci émettra des signaux logiques vers les moteurs. Ce traitement est programmé en langage C à partir d’un ordinateur via un câble USB. Ce projet nous a permis de mettre en pratique les connaissances acquises au cours cette première année de DUT mais c’est aussi un travail d’équipe où le partage des tâches nous a permis un travail efficace. 10
