ROBOT LEGO MINDSTROMS NTX

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1 SIN STI2D - Système d'information et Numérique TD TP Cours Synthèse Devoir Evaluation Projet Document ressource ROBOT LEGO MINDSTROMS NTX 1 - PRESENTATION DU ROBOT LEGO MINSTORMS Les robots MINDSTORMS sont un projet de la firme LEGO qui consiste à proposer, en complément de ses célèbres briques, un module programmable : la brique. La première version, LEGO MINDSTORMS RCX fut proposée en En 2006 fut dévoilée la dernière version, LEGO MINDSTORMS NXT offrant de très nombreuses possibilités techniques et permettant la réalisation d ambitieux systèmes robotiques. - LEGO MINDSTORM RCX - Depuis 2006, trois versions sont sorties : LEGO MINDSTORMS NXT (numéro 8527), LEGO MINDSTORMS NXT (numéro 8527) et LEGO MINDSTORMS NXT version éducation (numéro 9797). - LEGO MINDSTORM NXT (8527) - - LEGO MINDSTORM NXT 2.0 (8547) - - LEGO MINDSTORM NXT Education (9797) - Page n 1/9

2 2 - LA BRIQUE NXT Présentation de la brique NXT La brique NXT est l organe principal du kit est le «cerveau» du robot MINDSTROM TM. Elle est constituée : d un processeur ATMEL ARM7 32 bits, fonctionnant à 48 Mhz (associé à 256 ko de mémoire flash et 64 ko de RAM) qui permet nottament l'exécution des programmes ; d un coprocesseur ATMEL AVR ATmega48, fonctionnant à 8 Mhz (associé à 4 ko de mémoire flash et 512 o de RAM) qui a en charge la gestion des périphériques ; de 4 ports d entrée (1, 2, 3 et 4) destinés à la connexion des capteurs ; de 3 ports de sortie (A, B et C) destinés au pilotage des servomoteurs ; d un écran LCD ; d un haut parleur relié à contrôleur son 32 bits ; d un port USB permet la communication avec un PC ; d un contrôleur Bluetooth autorisant la communication avec un PC, une tablette numérique ou entre robots ainsi que la commande à distance depuis le logiciel de programmation ou d une application compatible. Ports de sortie pour le branchement des servomoteurs Ecran LCD Port USB Bouton de navigation gauche dans le menu Haut Parleur Bouton de sélection / validation Ports d entrée pour le branchement des capteurs Bouton de navigation droite dans le menu Bouton de retour - Brique NXT - Page n 2/9

3 Ports d entrée pour le branchement des capteurs Ports de sortie pour le branchement des servomoteurs Port USB Processeur ARM7 32 bits Processeur AVR 8 bits - Circuit électronique de la brique NXT Menu principal Une fois la brique NXT allumée, il est possible d accéder au menu principal du NXT. En utilisant les flèches directionnelles, les catégories suivantes deviennent accessibles : «My Files», «NXT Program», «NXT Datalog», «View», «Bluetooth», «Settings» et «Try Me». My Files - Mes Fichiers Ce menu permet d accéder aux fichiers contenus dans les 4 dossiers : Software files qui contient les programmes crées depuis le logiciel de programmation et transférés dans la brique NXT ; NXT files qui contient les programmes générés depuis la brique NXT ; Sound files qui contient les fichiers utilisés par les programmes ; Datalog files qui contient les fichiers crées lors de l acquisition de données. NTX Program - Programmes NTX Ce menu permet de créer de petits programmes basiques, composés de 5 actions au maximum, directement à partir de la brique NXT, sans utiliser d ordinateur. L exécution de ces programmes nécessite que tous les branchements correspondent bien à ceux par défaut. NTX Datalog - Journal de données NXT Le menu du NXT Datalog (Journal des données du NXT) permet l acquisition de données sans que le NXT soit connecté à l ordinateur. L exécution d un programme d acquisition de donnée du NXT crée un fichier journal, qui est enregistré dans le NXT et peut être importé sur l ordinateur. Page n 3/9

4 View - Affichage Ce menu permet de visualiser les résultats de mesure sur un des capteurs ou sur les codeurs optiques des moteurs sans avoir à créer de programme spécifique. Pour cela il suffit de sélectionner le capteur ou le moteur à tester ainsi que le port auquel il est connecté et d observer les relevés effectués. Bluetooth Le menu Bluetooth permet de configurer une connexion Bluetooth entre votre NXT et d autres appareils, comme d autres unités NXT, un téléphone mobile et un ordinateur. Cette connexion peut être utilisée pour télécharger les programmes sans utiliser de câble USB ou pour contrôler à distance le robot NXT. Settings - Réglages Ce menu permet de : paramétrer le volume sonore du NXT ; régler la durée avant la mise en veille ; afficher les informations concernant la version de la brique NXT ; supprimer tous les fichiers des 4 dossiers «Software files», «NXT files», «Sound files» et «Try me files». Try Me - Essaie Moi Ce menu contient des petits programmes de démonstration de l action des servomoteurs, du haut parleur ou bien des capteurs. Leur exécution nécessite que les branchements correspondent à ceux par défaut. Pour lancer un programme sélectionner le et appuyer sur le bouton orange. 3 - LES SERVOMOTEURS Les servomoteurs du NXT Le robot NXT possède trois servomoteurs. Ils permettent au robot de se déplacer ou bien de mettre en mouvement un autre élément du robot (bras, capteur ultrason mobile.). Chacun de ces servomoteurs est constitué d un codeur optique qui permet de connaître la position angulaire de l arbre moteur et donc d en déduire le nombre de tours effectués, la vitesse de déplacement et la distance parcourue. - Servomoteur MINDSTORM NXT - Page n 4/9

5 Moteur à courant continu Réducteur mécanique à engrenages Codeur optique - Constitution du servomoteur MINDSTORM NXT - Par défaut, les servomoteurs devant mettre en mouvement les roues doivent être connectés sur les ports B et C. Le troisième servomoteur sera raccordé, s il est utilisé, sur le port A Test de la mesure du nombre de tours de roue effectués Pour tester la mesure du nombre de tours de roue effectués, il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Motor rotations» Sélectionner le port (A, B ou C) sur lequel le moteur à tester est connecté. Faire tourner la roue et le nombre de tours de roue réalisés est affiché sur l écran LCD Test de la mesure de la position de l axe moteur Pour tester la mesure du nombre de tours de roue effectués, il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Motor degrees» Après avoir sélectionner le port (A, B ou C) sur lequel le servomoteur à tester est connecter, tourner légèrement la roue et la position de l axe moteur, exprimée en degrés, est affichée sur l écran LCD. Page n 5/9

6 4 - LE CAPTEUR TACTILE OU DE CONTACT Présentation du capteur de contact Le capteur tactile fonctionne comme un interrupteur. Il est capable de détecter s il est appuyé ou bien relâché ou encore heurté (c est à dire appuyé puis relâché directement sur un court laps de temps). Ce capteur peut être utilisé pour la détection d obstacles par exemple. Par défaut, le capteur tactile doit être connectés sur le ports Test du capteur de contact Pour tester le capteur de contact, il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Touch» Sélectionner le port (1, 2, 3 ou 4) sur lequel est connecté le capteur tactile. Appuyer sur le bouton du capteur. Le niveau logique 1, retourné par le capteur appuyé est affiché sur l écran LCD. Relacher le bouton du capteur. Le niveau logique 0, retourné par le capteur relaché est affiché sur l écran LCD. Page n 6/9

7 5 - LE CAPTEUR SONORE Présentation du capteur sonore Le capteur sonore permet de mesurer l'intensité sonore qui environne le robot. Il permet de mesurer un niveau sonore jusqu à 90 db (environ le bruit émis par un tondeuse à gazon). Les valeurs sont affichées en % du niveau sonore que le capteur est capable d acquérir. En mode dba, le capteur permet d acquérir les sons audibles par l oreille humaine. En mode db, le capteur permet d acquérir tous les sons y compris les sons ayant une fréquence trop élevée ou trop basse pour l oreille humaine. Type de son % Salle silencieuse 4 à 5 Discussion à distance 5 à 10 Discussion ou musique à un niveau normal et à proximité 10 à 30 Cri ou musique à fort volume 30 à Test du capteur sonore Pour tester le capteur sonore, il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Sound dba» ou «Sound db» Sélectionner le port (1, 2, 3 ou 4) sur lequel est connecté le capteur sonore. Produire un son devant le capteur. Le niveau sonore (en %), retourné par le capteur est affiché sur l écran LCD. Page n 7/9

8 6 - LE CAPTEUR PHOTOSENSIBLE Présentation du capteur photosensible Le capteur photosensible est constitué d un phototransistor et d une diode électroluminescente de couleur rouge. Il peut être utilisé comme : Capteur de luminosité lorsqu il est utilisé en mode «Ambiant light». Il permet alors de mesurer l'intensité lumineuse qui environne le robot. Dans ce mode la diode électroluminescente n émet pas de lumière. Capteur à réflexion lorsqu il est utilisé en mode «Reflected light». Il permet mesurer de l'intensité lumineuse réfléchie en fonction de l'intensité lumineuse émise par la diode. Le capteur peut être utilisé, dans ce mode, comme capteur de couleurs ou comme suiveur de ligne par exemple Test du capteur photosensible en mode capteur de luminosité Pour tester le capteur photosensible en mode capteur de luminosité, il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Ambiant light» Sélectionner le port (1, 2, 3 ou 4) sur lequel est connecté le capteur photosensible. Placer le capteur en différents endroits plus ou moins éclairés. L intensité lumineuse mesurée est affichée sur l écran LCD en % de l intensité maximale mesurable par le capteur. Une valeur faible indique une source lumineuse peu importante Test du capteur photosensible en mode capteur à réflexion Pour tester le capteur photosensible en mode capteur à réflexion, il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Reflected light» Page n 8/9

9 Sélectionner le port (1, 2, 3 ou 4) sur lequel est connecté le capteur photosensible. Placer le capteur devant des objets de différentes couleurs. L intensité lumineuse réfléchie et mesurée est affichée sur l écran LCD en % de l intensité maximale mesurable par le capteur. Une valeur faible indique une couleur qui s approche du noir et une valeur grande indique une couleur proche du blanc. 7 - LE CAPTEUR ULTRASON Présentation du capteur ultrason Le capteur ultrason est constitué d un émetteur et d un récepteur ultrason. Il permet de calculer la distance le séparant d un objet à partir de la mesure de l intervalle de temps entre l émission de l onde ultrasonore et la réception de l onde réfléchie par l objet. Ce capteur permet de mesurer des distances allant jusqu à 2,5 m avec une précision de ± 3 cm. Compte de la précision, le capteur peut avoir des difficultés à détecter des objets trop proches de lui. D autre part certains objets en tissu, en verre, incurvés, très minces ou très petits Test du capteur ultrason Les distances calculées peuvent être données en cm mais également en inch. Pour tester le capteur ultrason il faut sélectionner les menus suivants : «View» «Ultrasonic cm» Sélectionner le port (1, 2, 3 ou 4) sur lequel est connecté le capteur photosensible. Placer un objet à différentes distances du capteur en différents endroits plus ou moins éclairés. La distance calculée est affichée sur l écran LCD en cm. Page n 9/9

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