Rapport technique de :
Sommaire I) Présentation du concours... 3 1) Le concours... 3 2) Cahier des charges du robot... 4 II) Composition et fonctionnalités du robot... 5 1) Carte de commande... 5 2) La carte puissance... 6 3) Détection zone d arrivée... 7 4) Détection d obstacles... 8 5) Balise... 8 6) Cap par boussole... 9 7) Départ avec prise JACK... 9 8) Eclatement du ballon... 9 III) Machine à état... 10 ANNEXE... 11
I) Présentation du concours 1) Le concours Le concours de robotique des IUT Génie Electrique et Informatique Industrielle (GEII), se déroulant à Vierzon, regroupe tous les étudiants des différents départements GEII de France. Les concurrents doivent réaliser un robot qui devra parcourir une diagonale d une piste carrée de 8m*8m, tout en évitant différents obstacle qui seront jonchées sur celle-ci. Figure 1 La piste du concours (schéma du règlement 2014)
2) Cahier des charges du robot Le robot sera réalisé à partir d un kit de construction fournit pour le concours. Celui-ci comprend : Un châssis (support métallique en U) Les moteurs Les engrenages Les roues La batterie, remplaçable à l identique L arrêt d urgence Le design est libre La batterie sera une batterie de type 12V 1.2 Ah au plomb gélifié L arrêt d urgence sera facilement accessible et coupera la partie puissance La prise jack marquera le départ du robot Le robot ne dépassera pas les dimensions suivantes (à l exception du dispositif du maintien du ballon): 30 cm de hauteur 40 cm de longueur 30 cm de largeur Le ballon sera maintenu par un dispositif dont l extrémité haute se situera entre 30 et 31 cm audessus de la moquette. Indicateur d arrivée : lorsque le robot arrive dans sa zone d arrivée, la zone blanche situé dans l angle opposé, le ballon sera crevé après l arrêt complet du robot. Le robot ne doit pas être dangereux.
II) Composition et fonctionnalités du robot 1) Carte de commande La carte de commande est constituée d une carte Arduino MEGA 2560 et d une carte afficheur. a) La carte Arduino MEGA 2560 La carte Arduino MEGA 2560 est nécessaire au bon fonctionnement du microcontrôleur. Elle permet, par liaison USB, de faciliter l échange entre ce dernier et l ordinateur. Il est alors plus aisé de réaliser un code à l aide du logiciel «Arduino» puis de téléverser celui-ci dans le microcontrôleur. Figure 2 Carte Arduino MEGA 2560 Schéma de brochage en annexe 1 b) La carte affichage Comme son nom l indique la carte d affichage permet d afficher, sur un écran LCD, les différentes informations dont nous avons besoins. Elle permet ainsi de vérifier le bon fonctionnement de notre code en réalisant différent test. La carte affichage a été réalisée à notre département
Figure 3 Schéma de la carte affichage. 2) Carte puissance La carte motor shield Arduino est basée sur un double pont en H (L298). Relié à la carte MEGA 2560, celle-ci permet de contrôler les 2 moteurs du robot. Chaque roue possède son propre moteur, il est ainsi possible de contrôler la vitesse de chaque roue, ainsi que leurs sens. La variation de vitesse dépendra de la MLI (Modulations de largeurs d impulsion). Elle pourra varier entre une valeur de 0 (valeur minimal) et 250 (valeur maximale). Figure 4 Schéma électrique double pont en H
3) Détection zone d arrivée Le robot sera équipé de 2 capteurs OPB 704-2 Mexico. Ceux-ci sont des capteurs Infrarouges à réflexion détectant à une distance comprise entre 3 mm et 1 cm. Ils permettront de détecter la zone blanche en fin de course. Les capteurs sont placés, vers le sol, dans un dispositif fixé sous le robot. Il protège ces derniers des parasites lumineux (la salle étant de forte luminosité, environ 3000 lux), et est facilement démontable pour une interchangeabilité facilité en cas de défaillance des capteurs. De plus, la hauteur sous le robot est modulable. Les capteurs seront montés en série afin d obtenir une détection sûre de la zone blanche. Cela évite l arrêt du robot si seulement l un des capteurs commute au cours d un court laps de temps. Schéma du montage : 12 V 5 V Vs
4) Détection d obstacles La détection d obstacle est réalisé par des capteurs ultrasons placés à l avant du robot. Ceux sont des capteurs MSU05 qui nous donne une information, sur la distance entre le capteur et l obstacle, en émettant une émission d un pulse de 10us. (programmé par arduino) Ainsi nous pouvons anticiper sur l évitement de l obstacle. De plus nous utilisons des capteurs SHARP de type Optoélectronique qui nous permettent de déterminer la position du robot par rapport à l obstacle (à gauche ou à droite du robot). Ils sont de type analogique et permettent de capter à une distance comprise entre 4 et 40cm. Figure 5 Capteur à ultrasons MSU05 5) Balise Nous utilisons une balise située dans le coin d arrivé qui nous permet de diriger notre robot. Cette balise est une balise infrarouge, qui envoie périodiquement un code ASCII à une période de 38KHz. Le code ASCII ainsi que la fréquence d émission est géré par une carte Arduino UNO. Nous utilisons des «jumper» pour pouvoir changer le code ASCII en émission en cas de doublon lors du concours. Il y a sur le robot 3 capteurs TSOP 1838 qui permettent de récupérer le signal de la balise pour ensuite être analysé et traité.
6) Cap par boussole Nous utilisons en plus de la balise une boussole électronique Axis Digital Compass IC. Cette boussole permet au robot de suivre un cap, qui lui est mis à jour par la balise. 7) Départ avec prise JACK Pour le départ du robot nous utilisons une prise Jack qui lorsqu elle est retiré fait partir le robot. 8) Eclatement du ballon Pour éclater le ballon une fois arrivé dans la zone blanche, nous utilisons une résistance de 1ohm connectée à un Mosfet à enrichissement à canal N. Celui-ci est commandé par une sortie arduino et connecté au 12v de la batterie. Si le robot détecte la zone blanche, le Mosfet sature, et 12A passe dans la résistance. Par conséquent, elle brule quasi instantanément, éclatant le ballon au même moment.
III) Machine à état Le code arduino a été réalisé selon la machine à état suivante : E cap J on J on E pour etat J off J off 3s Réception balise E avant Obstacle E ralenti obstacle E mise à jour cap Cap G Cap D Ralenti G Ralenti D Evitement Zone blanche Arrêt
ANNEXE
Annexe 1 Brochage