AVANT PROJET Projet Transverse E=M6

AVANT PROJET
Projet Transverse E=M6
tuteur
Alain Kilidjian
chef de projet
Sara El Afia
membres
Rodolphe Bouley
Jean Feutrie
Jeremy Grand
Axel Jardin
Adrien Kvaternik
Guillaume Marin
Yuan Tian
Table des matières
1 Analyse du besoin du Client
1.1 Contexte, historique de la demande . . .
1.2 Identification de la problématique . . . .
1.2.1 Compréhension des besoins . . .
1.2.2 Identification de la problématique
1.3 Objectifs, livrable . . . . . . . . . . . . .
1.4 Périmètre du projet . . . . . . . . . . . .
1.5 Parties prenantes, acteurs du projet . . .
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par
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le biais d’un QQOCQCP
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2 La conception du projet
2.1 Moyens de communication et d’organisation du groupe
2.2 Faisabilité du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Différentes solutions possibles . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Solutions retenues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3 Programme d’action pour la phase 2
3.1 La planification du projet, le jalonnement des séances
3.2 La répartition des tâches dans le groupe . . . . . . .
3.2.1 Le bas niveau . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Le haut niveau . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Gestion des ressources du projet . . . . . . . . . . . .
3.4 Estimation du budget . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Introduction
Le projet transverse E=M6 a pour objectif de concevoir un robot suivant le cahier des charges
du règlement de la Coupe de France de Robotique afin de pouvoir y participer. Cet évènement
permettra de représenter l’Ecole Centrale Marseille auprès de toutes les autres écoles françaises
à la coupe.
Durant la Coupe de France, les différentes équipes se défient selon des règles qui sont communiquées en septembre mais certaines d’entre elles se pérénisent d’année en année :
– Eviter les collisions avec le robot adverse
– Avoir un robot autonome
– Respecter une circonférence maximale que le robot soit déployé ou pas
– Pouvoir stopper le robot à tout moment
Puisque nous ne connaissons pas encore les règles, notre tuteur nous a conseillé d’aider
l’équipe 2011 du projet E=M6 afin d’apprendre à programmer sous différents langages mais
aussi à connaître le matériel que nous devrons utiliser pour pouvoir, en septembre, commencer rapidement à mettre en place un robot efficace et correspondant aux critères requis pour
participer à la compétition.
Nous avons donc analysé, organisé et planifié notre projet afin d’optimiser la répartition du
travail et le temps imparti pour essayer d’aboutir à cet objectif ambitieux.
2
Chapitre 1
Analyse du besoin du Client
1.1
Contexte, historique de la demande
La création d’un robot requiert un grand nombre de compétences dans différents domaines
que nous ne trouvons pas à l’ECM, en particulier en électronique et informatique. Il était
donc nécessaire de faire connaissance avec l’équipe précédente pour qu’ils puissent nous former,
comprendre le travail qui a été effectué et en échange les aider à finaliser leur robot. Nous
pourrons ainsi utiliser une partie de leur travail et éviter les parties les plus délicates telle que
la mise en place d’un base roulante.
Cette année, l’équipe du projet 2011 a réussi à passer les qualifications et est arrivée 111e
avec 31 points. Pour respecter les règles de la Coupe 2012, ils ont dû concevoir deux robots.
Malheureusement, seul l’un des deux fut homologué.
1.2
1.2.1
Identification de la problématique
Compréhension des besoins
Afin de mieux connaître la demande, nous avons décidé d’assister à la Coupe de France de
Robotique 2012. Ceci nous a permis d’apprendre beaucoup de choses sur la conception d’un
robot. Nous avons pu découvrir que beaucoup de personnes utilisaient des matériaux peu chers
et faciles à usiner tels que le PVC, le bois ou autres... Nous avons aussi pu remarquer qu’une
grande partie d’entre eux créait une carte électronique qui rassemblait toutes les cartes que
nous utilisions. Ceci nous permettra d’avoir un gain de place non négligeable dans le robot pour
pouvoir par exemple stocker plus d’objets. Nous avons aussi pu cibler les différentes entreprises
partenaires des autres associations de robotique afin de pouvoir commencer notre recherche de
sponsors.
3
1.2.2
Identification de la problématique par le biais d’un QQOCQCP
Qui
Quoi
Où
Comment
Quand
Combien
1.3
Pourquoi
Le groupe du projet transverse Créer un robot correspondant au
E=M6 et l’Ecole Centrale Mar- règlement de la Coupe de France
seille
de robotique
Concevoir un robot répondant Dans le but de participer à la
au cahier des charges de la Coupe de France de robotique
Coupe de France de robotique et
capable de passer les qualifications
Dans les deux locaux de l’Ecole Locaux de l’équipe précédente
Centrale Marseille situés vers le présentant tout le matériel néplot 4, porte EEP002
cessaire pour la réalisation du
projet
En structurant les diverses La quantité importante de tratâches en différents pôles et vail nécessaire et la diversité du
en finançant le projet par les travail requiert une séparation
subventions de l’école et par la des tâches en sous-groupes spérecherche de sponsors
cifiques. Les prix des matériaux
et des différentes cartes électroniques nous obligent à réclamer
des subventions à l’Ecole et à
chercher des partenariats
Durant la période définie par Les dates ont été conditionnées
l’administration pour la réalisa- par l’administration et par l’obtion du PT mais aussi jusqu’à la tention des règles du jeu
date officelle de participation à
la Coupe de France
Un groupe de 8 personnes tra- La demande de connaissances
vaillera pendant environ 100 préalables à la conception du roheures pour un budget d’environ bot et non acquises dans le cur2500 euros sachant que le budget sus scolaire requiert un certain
dépendra des règles du jeu que temps de formation et d’apprennous ne connaîtrons qu’en sep- tissage. Utilisation du matériel
tembre
de l’équipe précédente et fabrication de la carcasse sur place.
L’année dernière le budget était
de 8000 euros
Objectifs, livrable
Notre objectif est d’amener l’Ecole Centrale Marseille à la Coupe de France de robotique
en passant par les présélections et d’inscrire ainsi l’école dans la continuité de la participation
à la coupe.
Pour ce faire, nous devrons livrer un robot homologable répondant au cahier des charges de
la coupe.
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1.4
Périmètre du projet
La soutenance de l’Avant Projet et la Revue de Projet les 15 et 22 juin, puis le rapport
final et la soutenance du projet le 09 février 2012. Il est à noter que nous ne pourrons pas
aisément produire un robot prêt et fonctionnel pour le 09 février (confère le GANTT en 3.1) ;
notre objectif principal est donc d’achever la conception du robot et l’usinage des pièces dans le
temps imparti. L’assemblage du robot, les tests et sa finalisation se feront en vue de la Coupe
de France le 06 Mai.
1.5
Parties prenantes, acteurs du projet
Le projet transverse E=M6 est un projet assez particulier. En effet, ce projet nécessite
un budget assez conséquent et est totalement rattaché à l’Ecole Centrale Marseille. C’est aussi
depuis deux ans, une association régie par la loi 1901 et par conséquent composée d’un Président,
Vice-Président, Trésorier, etc... Avec l’équipe précédente, nous avons mis en place une passation.
Le nouveau bureau est ainsi composé de :
Présidente : Sara El Afia
Vice-Président : Guillaume Marin
Trésorier : Axel Jardin
Vice-Trésorier : Jean Feutrie
Secrétaire : Adrien Kvaternik
Vice-Secrétaire : Rodolphe Bouley
Membres : Yuan Tian, Jérémy Grand
Les différents membres ci-dessus sont les acteurs du projet. L’Ecole et en particulier notre
tuteur Monsieur Alain Kilidjan veillent sur l’avancée de notre projet. Les trésoriers sont les
relais entre Monsieur Gallais et le projet pour faire les diverses commandes de matériel. La
Présidente et Chef de Projet Sara El Afia s’occupe de l’organisation des tâches et de la recherche
de partenariats. Une répartition précise des rôles de chacun est faite au paragraphe 3.2 .
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Chapitre 2
La conception du projet
2.1
Moyens de communication et d’organisation du groupe
Plus qu’un simple groupe de projet transverse, l’équipe du PT E=M6 constitue une association à part entière, dont la hiérarchie a été décrite à la partie 1.5 . Nous disposons de notre
propre local, en salle EEP002, où ont lieu nos réunions hebdomadaires. Ces réunions servent à
surveiller l’avancement général du projet, ainsi qu’à attribuer les éventuelles nouvelles tâches
qui se présentent à nous. Chacune de ces réunions est immanquablement suivie d’un compterendu, rédigé par notre secrétaire, afin que chaque membre de l’équipe puisse garder une trace
de ce que les autres auront fait.
2.2
Faisabilité du projet
Considérant le fait que les règles de la Coupe de France de Robotique 2013 ne seront
données qu’en septembre, nous pouvons difficilement nous arrêter sur une solution technique
précise. Néanmoins, nous pouvons nous baser sur les règles récurrentes, comme par exemple que
les robots doivent être autonomes ou encore qu’il est interdit d’attaquer les robots concurrents
(tout en gardant à l’esprit que la nouveauté de cette année, bien que très peu probable, pourrait
être des combats de robots), pour commencer à développer la base de notre robot.
2.3
Différentes solutions possibles
Qui dit robot autonome dit programmation. En effet, même sans savoir quelle sera la mission de notre création, nous pouvons être sûrs qu’il y aura de la programmation à faire. Dès
cet instant s’ouvre tout un éventail de solutions hypothétiques : Quel sera le langage de programmation, dans quoi le compiler ? Va-t-on utiliser un automate ? Des micro-contrôleurs ? Que
va-t-on choisir comme moteur ? Les informations déterminantes pour la conception de notre robot, comme par exemple la mission qu’il se verra confiée, nous faisant défaut, nous sommes
contraints de nous limiter à la construction d’une base dont les caractéristiques principales
seront l’adaptabilité et la flexibilité, afin de pouvoir la modifier et l’achever plus vite dès que
les règles seront fixées.
2.4
Solutions retenues
Puisque chaque année, les robots se déplacent sur roues, nous estimons ne pas prendre trop
de risques en commençant dès à présent à concevoir une base roulante pour notre robot.
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Pour les tests préliminaires, en attendant d’avoir les règles et donc de définir un cahier des
charges plus précis, nous ferons des essais avec la base roulante de l’année dernière afin d’affûter
dès à présent nos compétences en programmation.
Au sujet de la programmation, pour pouvoir reprendre, et donc profiter de plus de temps
pour les améliorer, les programmes utilisés par l’équipe de l’année précédente, nous avons
naturellement choisi de coder de la même façon qu’eux, en C.
En parallèle des tests effectués sur la base roulante de l’équipe 2012, nous avons commencé à
concevoir notre propre base roulante (susceptible d’être modifiée lorsque nous aurons les règles)
afin de régler certains des problèmes qui se sont manifestés pendant la coupe 2012.
Avec l’aide de J.N. Mouthe, président du club robot de l’année dernière, nous avons choisi
les modifications suivantes :
Nouvel agencement de l’ensemble moteurs et odomètres (voir ci-dessous).
Figure 2.1 – Base roulante
Les moteurs sont placés en hauteur afin de gagner de la place au centre, permettant d’avoir
un compartiment libre à l’intérieur du robot dans le cas où l’on devrait ramasser des objets.
Cette disposition devrait également permettre de diminuer la tension exercée sur le châssis lors
du fonctionnement des moteurs observée par nos prédécesseurs. Nous allons créer nos propres
cartes électroniques, qui pourront être empilées et inscrustées, nous permettant de diminuer
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l’encombrement à l’intérieur de la machine et de limiter le nombre de fils reliant les cartes,
diminuant par la même occasion le risque que ceux-ci se cassent et autorisant une meilleure
visibilité des branchements facilitant les changements potentiels au sein de notre système (car
les fils entremêlés deviennent rapidement impossibles à différencier les uns des autres).
Dans la même optique de simplification du hardware nous avons décidé de monter les ponts
H et les bascules D associés à chaque moteur sur une carte unique pour les deux ainsi que
d’installer l’alimentation sur une des cartes électroniques.
Tous ceci transformant un agrégat de circuits éparts et de fils chaotiquement branchés en un
empilement de cartes électroniques plus compact et plus stable (donc moins susceptible d’être
endommagé en cours de fonctionnement).
Nous avons également sélectionné un nouveau micro-contrôleur plus puissant que celui utilisé
l’année passée, le Atmega2560.
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Figure 2.2 – Diagramme FAST du projet
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Chapitre 3
Programme d’action pour la phase 2
3.1
La planification du projet, le jalonnement des séances
Afin de nous préparer au mieux pour la gestion du temps imparti pour notre projet, nous
avons réalisé un diagramme de GANTT (cf. Annexe), en y incluant les activités que nous
sommes en train de réaliser. Il est à noter que, au cours de notre projet, plusieurs dates seront
d’une grande importance. Nous avons donc la prise de connaissance des règles de la coupe début
septembre, l’inscription au concours entre le 5 octobre et le 30 novembre, ainsi que le Bilan de
fin de projet pour début février.
3.2
La répartition des tâches dans le groupe
Actuellement, nous sommes donc sur la conception des nouvelles cartes, l’apprentissage de
l’utilisation des capteurs vidéo ainsi que la création/amélioration de la base roulante. Ce sont les
seuls éléments que nous pouvons réaliser à ce jour, car nous n’avons toujours pas connaissance
des règles futures.
Ainsi, lorsque nous les connaîtrons, nous pourrons nous pencher plus en détails sur la modélisation du robot proprement dite, c’est-à-dire les actions qu’il devra être capable de réaliser,
comment faire en sorte qu’il les réalise de la façon la plus optimale possible, et à moindre coût.
Cela se décompose en deux grandes catégories, que l’on appelle le haut niveau et le bas niveau.
3.2.1
Le bas niveau
Le bas niveau, c’est la conception et le routage des cartes, ainsi que le châssis mécanique.
La programmation des cartes s’effectue avec le langage C. Cette partie sera assurée par Sara
El Afia, Yuan Tian ainsi que Axel Jardin.
3.2.2
Le haut niveau
Nous avons ensuite la première partie du haut niveau : il s’agit de la communication entre
les différents niveaux et entre les robots (si nous avons besoin d’en créer plusieurs, comme ce fut
le cas les trois dernières années), du calcul de chemin ainsi que de la programmation des cartes
Fox G20 (reliées aux différents capteurs). Cette partie sera sous la responsabilité de Rodolphe
Bouley, Jean Feutrie et Jérémy Grand.
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Figure 3.1 – Carte Fox G20
Et enfin, la deuxième partie du haut niveau : plus communément connue sous le nom d’IA
- Intelligence Artificielle. Codée en C++, c’est ce qui va permettre au robot de prendre des
décisions, d’éviter les chocs, etc... ils sont commandés par les cartes Beagles Board, ce seront
Adrien Kvaternik et Guillaume Marin qui s’en occuperont.
Figure 3.2 – Carte Beagles Board
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3.3
Gestion des ressources du projet
Afin d’avoir un meilleur aperçu des différentes tâches à réaliser, nous avons fait un WBS :
Figure 3.3 – Diagramme WBS du projet
Le texte en rouge sort du programme officiel du PT, mais il en est l’aboutissement, ainsi
que la première source de motivation, c’est pourquoi il nous a semblé important de le mettre.
Mais le robot ne se créera pas de lui-même, et pour cela nous aurons besoin de ressources, aussi
bien au niveau formation qu’au niveau matériel. L’avantage est que ce concours est relativement
connu des amateurs, et même des professionnels du monde de la robotique, il n’est donc pas
difficile de trouver des guides et tutoriels sur Internet.
3.4
Estimation du budget
La demande de matériel à utiliser est assez diverse. Nous avons donc réalisé une liste du
budget prévisionnel dont nous aurions besoin, en nous basant sur les dépenses réalisées par les
2A.
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Le budget total est estimé à 4600e. Plus en détails :
– Réalisation de la table de jeu (peinture, bois, matériaux de constructions) – 300e
– Balise(capteurs) - 700e
– Batteries Lithium-ion - 100e
– Usinage des pièces du robot (acier galvanisé, tôles pliée ...) - 3000e
– Autres pièces du robot (plexiglass, boulonnerie, roues, pinces, etc. . . ) - 500e
Quant aux ressources informatiques, nous récupérons les locaux des 2A, où il y a déjà tout à
disposition (ordinateurs, logiciels , etc...).
13
Conclusion
Ainsi, tout en attendant avec impatience le jour où les règles de l’édition 2013 de la Coupe de
France de Robotique seront rendues publiques, nous finissons les quelques projets de préparation
entamés :
– Finir de se perfectionner en programmation, et tenter de résoudre les problèmes survenus
lors de la Coupe 2012.
– Concevoir de nouvelles cartes électroniques qui seront utilisées dans notre robot.
– Maîtriser la CAO afin de démarrer plus vite l’usinage du châssis dès l’instant où la forme
du robot sera décidée.
– Calibrer les capteurs et trouver un moyen d’utiliser et d’asservir des webcams afin de se
repérer dans son environnement.
– Rendre le Club Robot plus vivant et plus attractif dans l’objectif de recruter des nouveaux
membres parmi les 1A à la rentrée prochaine, afin de bénéficier d’une meilleure force de
travail et de former plus tôt l’équipe du PT E=M6 2014.
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Figure 4 – Diagramme de GANTT du projet
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