Coupe de Belgique de Robotique 2012 Dossier projet

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1 Coupe de Belgique de Robotique 2012 Dossier projet

2 Questionnaire Nom de l équipe : Numéro de l équipe : inconnu L équipe Voici un descriptif de notre équipe et de notre projet. 1. Personnes faisant partis de l équipe : Ortiz Aguilera Omar Denison Thomas El Hafi Lotfi Fohal Jean-Christophe Stas François 2. Description : Nous sommes une équipe d étudiants en master ingénieur civil électromécanicien option mécatronique à l Ecole polytechnique de Louvain (Université Catholique de Louvain). Dans le cadre de notre projet intégré en mécatronique, nous participons à la coupe Eurobot 2012 Treasure Island. Notre projet se nomme «Kraken». De par sa morphologie et la manière dont ils gobent les trésors de l aire de jeu (pièces et lingots), son nom se base sur un concept pertinent : tout d abord, celui-ci devra se baser sur une architecture mécanique très simple. Ensuite, il sera réalisé à coups minimums au niveau de l électronique embarquée. Pour finir, notre robot s articulera sur une informatique performante. Dans la suite de ce dossier, nous vous décrirons les différentes parties qui composent notre robot. 3. Remarque : Autorisez-vous la diffusion de ce projet, avant la coupe, à des partenaires du concours? NON 4. Personne de contact (pour rappel) : Fohal Jean-Christophe GSM : 0477/ Mail : jeanchristophe.fohal@gmail.com 1

3 Le planning Dans ce tableau, vous trouverez l état d avancement actualisé (25/02/2012). Mécanique Electronique Informatique Avancement 10% 25% 50% 75% 90% 100% Conception x x x x x x Réalisation X X X X Tests unitaires X X X X Conception X X X X X X Réalisation X X Tests unitaires Conception X X X Réalisation X X X x Tests unitaires X X X Intégration X X Tests finaux Date prévisionnelle de fin de tâche Commentaire Date à laquelle le robot se déplacera : 24/02/2012 Date à laquelle le robot sera homologable : 16/03/2012 Avez-vous prévu de faire des matchs d'entraînement avant la coupe (démos, pré-coupes, coupes étrangères)? Oui entre les équipes UCL Le Budget 1. Budget prévisionnel du projet (hors déplacements): Budget prévisionnel pour le voyage à la finale : Partenaires : VDL, Arcelor Mittal, Eurocircuit, Igus, 4. Matériel à disposition, fourni par la structure ou personnel : Moteurs Maxon, carte DE0_NANO, Dynamixel, poulies, carte de puissance 2

4 Descriptif du projet Description générale 1. Vue d ensemble : La structure de notre robot est celle d un robot avaleur. En effet, étant muni de pinces, celui-ci «avale» les éléments disposés sur l aire de jeu puis les garde à l intérieur de lui jusqu à la phase de vidage. Lors d un match, notre principale tactique consistera en l attaque des totems et des poussoirs. Les différentes parties du robot sont les suivantes : A l étage du bas, nous trouvons la base roulante munie de ses moteurs de propulsion et de l électronique associée. De plus, nous y trouverons aussi les différents capteurs (et leurs électroniques) qui aident au positionnement du robot. Au deuxième étage, nous trouverons toute l électronique de puissance utilisée dans le robot ainsi que l électronique de traitement du signal des capteurs. Entre les deux premiers étages, nous trouverons notre système de préhension qui est constitué de pinces montés sur un axe tournant avec les Dynamixel. Au dernier étage, se trouve le système de détection des robots adverses. Il s agit d une tourelle tournant sur son axe. Hauteur du robot : 35 cm (plus port balise) Périmètre du robot non déployé : 110 cm Périmètre du robot déployé : 145 cm 2. Schéma simplifié : Dans cette partie, nous allons vous présenter les différentes stratégies que nous allons utiliser lors de l homologation et des matchs de compétition. Elles se basent sur la ligne directrice suivante. Les déplacements doivent optimiser plusieurs paramètres : 3

5 - Rendement : récolter un maximum de points dans le temps imparti - Précision : exploiter au maximum les capteurs pour corriger la trajectoire : - le détecteur de ligne - les capteurs infrarouges type Sharp - Flexibilité : disposer d un maximum de trajectoires alternatives - Sécurité : minimiser les risques Dans les schémas tactiques qui suivent, la légende utilisée est là suivante : flèche bleue = trajectoire du robot lumière blanche = correction de la trajectoire (à chaque fois que le robot passe sur la ligne noire, rencontre un mur ou un totem) point jaune = début et fin 2.1. Tactique pour l homologation. Pour l homologation il faut marquer des points et éviter un obstacle. Une possibilité est la trajectoire proposée ci-dessous. 2.2 Tactique de l agriculteur. Une tactique défensive ou l on concentre l attention du robot sur notre totem. Dans le cas de deux robots adverses, celle-ci est certainement la plus recommandée. 4

6 2.3 Tactique de l explorateur. Une tactique agressive ou le robot tente d accéder au totem adverse et à la zone contestée. En cas d échec, il retourne exploiter notre totem. 2.4 Le cambriolage. Dans le cadre de la compétition Eurobot où un match dure 90s, cambrioler l adversaire demande beaucoup de risques pour des possibilités fort limitées. Nous avons donc pris la décision de ne pas voler chez l adversaire. Description technique 1. Déplacement du robot : Le robot est propulsé par des moteurs brushless de type Maxon RE-25 20W dont les caractéristiques sont reprises dans le tableau suivant : 5

7 Muni d un réducteur et d un ensemble de poulie/courroie, le robot pourra théoriquement atteindre la vitesse de 0.74 [m/s]. La méthode d asservissement utilisée est la suivante : actuellement, nous régulons notre déplacement de manière proportionnelle mais nous espérons encore améliorer la méthode. 2. Source d énergie : Le robot sera alimenté au moyen de batterie de type LIPO de la marque KYPOM 5200mAh 4S2P 35C 14.8V munie de leur sac de protection. Notons que nous avons prévu un système qui indique l état des batteries sur nos cartes de puissance. 3. Gestion des éléments de jeux : La localisation des éléments de jeux se fait de façon software : le robot connait la position des éléments (pièces, lingots, totems ) au sein du FPGA. Au niveau de la préhension, nous utiliserons les pinces situées à l avant du robot pour réaliser la fonction. Elles seront commandées au moyen de Dynamixel AX-12 dont la commande est implémentée dans le FPGA. A l heure actuelle, cette opération est fonctionnelle, bien que la forme des pinces ne sont encore qu au stade de prototype. 4. Stratégies utilisées : Une grande partie des stratégies sont exprimées ci-dessus. Précisons quand même que ce ne sont que des stratégies de base, nous en avons d autres classées dans la catégorie Top-Secret. 5. Système d évitement : 6

8 Le dispositif d évitement est constitué de deux éléments : o La balise : sa surface est hautement réfléchissante (papier réfléchissant/catadioptre/...) et elle est fixée sur le robot adverse. o La tourelle : elle est constituée d un capteur laser émetteur/récepteur monté sur l axe d un moteur. Lorsque le moteur tourne, le laser balaie autour de lui sur 360. Lorsqu il rencontre la balise adverse, il est réfléchi et récupéré par le capteur. La carte de traitement, l alimentation du capteur et le capteur tournent ensemble. Via ce procédé, nous connaissons à tout moment la position exacte de nos adversaires. Des «stratégies» adaptables en temps réel sont en cours d élaboration. 6. Capteurs : Nous allons utiliser deux types de capteurs dans notre robot : tout d abord, nous allons utilisés des télémètres Sharp GP2D120 qui seront utilisés dans la détection des éléments proches et dans le repositionnement. 7

9 En résumé, voici les principales caractéristiques des capteurs Sharp. Vous trouverez plus de détails dans la datasheet suivante : Ensuite nous allons utilisés 8 cellules émetteurs/récepteurs infrarouges Fairchild QRB1134 qui formeront un capteur de ligne. Celui-ci sera utilisé dans le repositionnement. Vous trouverez plus de détails sur les cellules du capteur de ligne dans la datasheet suivante : Nous possédons aussi un capteur laser utilisé dans la détection des robots adverses. Nous décrirons son état dans le point suivant. L implémentation du traitement des signaux renvoyés sera traitée dans les étapes suivantes du planning. 7. Laser : Le laser que nous utilisons est un capteur laser Sick WL100L dont vous trouverez la datasheet à l adresse suivante : ProductID=52277 Il sera utilisé dans le système de détection comme nous vous l avons décris plus haut. 8. Positionnement du robot sur le terrain : Comme expliquer plus haut, notre robot possède deux moyens, en plus des roues codeuses, pour se situer sur l aire de jeu. Tout d abord, les télémètres infrarouges Sharp servent à donner la distance entre notre robot et les éléments fixes de l aire de jeu (totems, bords et poussoirs principalement). Ensuite, nous possédons un capteur de ligne qui la détecte chaque fois qu il passe sur celle-ci. Etant donné qu il connait la position de toute l aire de jeu il sait donc toujours où il est 8