Binome2016-5
Sommaire
Séance 1 : Le Commencement
Bonjour à toutes et à tous, dans le cadre de notre bureau d'étude, nous voulons réaliser un robot ramasseur de balles autonome qui servira pour un jeu de foot. Son rôle sera de ramener la balle au centre du terrain après chaque but, pour cela, il devra dans un premier temps détecter la réalisation d'un but grâce à la détection d'un message radio, ensuite, notre robot devra chercher la balle, l'attraper, et la ramener au centre du terrain grâce à un système de détecteurs infrarouges.
Nous avons choisi de réaliser un robot ramasseur de balles, sa fonction première sera donc de récupérer les balles après chaque but pour les ramener au centre du terrain. Pour cela, il sera équipé de capteurs infrarouges permettant la détection de la balle, il possédera également une pince pour attraper la balle. Une fois celle-ci en sa possession, il pourra se repérer sur le terrain grâce à ses 3 détecteurs de ligne et ainsi retrouver le centre du terrain pour y amener la balle. Enfin, il rentrera au "garage"
Cahier des charges
| Tâches à effectuer | Matériels nécessaires |
|---|---|
|
Se déplacer |
Plaque de plexi |
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Attraper la balle |
Pince en demi-sphère |
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Détecter quand un but est marqué |
Bouclier Xbee |
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Détecter les lignes du terrain |
3 détecteurs de ligne |
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Détecter la balle |
Capteurs infrarouges IER5 |
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Programmer les actions du véhicules |
Carte arduino méga2560 |
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Détecter les obstacles |
Détecteur à ultrason |
Séance 2 : Plannification
Étapes du fonctionnement
- étape 1 : Le robot est au "garage", un but est marqué, il le détecte grâce au bouclier Xbee
- étape 2 : Le robot sort du "garage" et se promène sur le terrain à la recherche de la balle
- étape 3 : Le robot trouve la balle grâce aux capteurs infrarouge IER5 et se dirige vers elle
- étape 4 : il attrape la balle grâce à la pince en demi-sphère
- étape 5 : il se promène sur le terrain à la recherche d'une ligne rouge
- étape 6 : il trouve une ligne rouge grâce aux détecteurs de lignes puis il longe celle-ci, si il trouve le milieu du terrain ( intersection de deux lignes rouges), il relâche la balle; sinon il fait demi-tour pour trouver le milieu du terrain
- étape 7 : il retourne au "garage"
Étapes de création
Afin de réaliser notre robot, nous allons procéder par étapes :
- Conception du châssis ( grâce à la découpeuse laser )
- Conception de la carte électronique
- Conception de la pince
- Programmation
- Assemblage de toutes les pièces
Séances 3 à 8 : Conception du châssis
Tout d'abord, nous avons commencé par la conception du châssis. Pour cela nous avons utilisé le logiciel Inkscape, qui permet de dessiner les schémas des pièces que l'on pourra imprimer par la suite.
Le châssis sera en forme de T, à l'avant sur la partie fine, il y aura la pince, les différents capteurs ainsi que les roues et leur contrôleur moteur. Et sur la partie arrière ( celle qui est plus large ) il y aura la carte arduino méga2560, le bouton on/Off, les pilles et la roue folle
Nous avons décidé de diviser le châssis en deux parties :
Les deux châssis seront superposés et fixés à l'aide de barres métalliques.
Châssis Supérieur
- La partie supérieure ; où l'on mettra la carte électronique, le bouton On/Off, le moteur de la pince, et également le détecteur de collisions.
Photo
Ce châssis comportera également plusieurs trous, notamment devant la carte électronique, qui permettrons de laisser passer les fils qui viendront des pièces du châssis inférieur. La carte sera fixée à l'aide de vis; pour le bouton On/Off, il y aura un trou à la bonne dimension; le moteur de la pince sera situé à l'avant ( la partie de l'engrenage sera au dessus, il restera à faire un engrenage à la bonne dimension ).
Châssis Inférieur
- La partie inférieure ; qui comportera les piles, les capteurs de lignes, les capteurs infrarouges, les moteurs pour les roues, la roue folle, et bien sur la pince.
Photo
Cette partie servira de support pour la pince ( celle-ci sera en Légo, il faudra juste fixer les premiers Légos sur le châssis à l'aide de vis ); les piles, quant à elles seront "enfermées" par des barres métalliques, et un petit bout de plexiglas mobile permettra de les bloquer totalement ou de les sortir; Les moteurs de roues seront fixés à l'aide de bouts de plexiglas en forme de T, qui permettront de les visser; les capteurs infrarouges seront fixés dans les Légos; les capteurs de lignes seront fixés à l'aide de vis à l'avant du châssis; et enfin la roue folle sera attachée à l'aide de deux barres métalliques dont nous réglerons la taille afin que le robot soit le plus droit possible.
Pince
Durant ces séances, nous avons également décidé de la forme de notre pince, nous sommes partis sur une pince en demi-sphère que l'on pourrait réaliser via une imprimante 3D. Mais aucun de nous n'avait jamais utilisé ni d'imprimante 3D, ni de logiciel permettant de le faire, nous sommes donc parti sur un autre moyen de la fabriquer : les Légos. En effet, nous avons pensé que cela serait bien plus simple et bien plus polyvalent, vu que c'est assez facile de changer une pièce en cas de problème. De plus les pièces de Légos possèdent pas mal de trous, c'est très pratique pour faire passer des fils et également pour visser certaines pièces de notre robot, comme les capteurs infrarouges ainsi que le capteur à ultrasons. L'engrenage entre le moteur de la pince et la pince elle-même sera fait en plexiglas, comme le châssis.
Séances 9 à 14 : Carte électronique et impression du châssis
Après la conception du châssis ainsi que de la pince, la seconde étape a été de découper les plaques de plexiglas et de monter le châssis. Une fois ces deux choses faites, la partie mécanique sera terminé, et il ne restera plus que la partie électronique et la partie informatique.
Découpeuse laser et galère
Premier châssis
Une fois le travail terminé sur Inkscape, il a fallu imprimer notre châssis, pour cela on s'est servi de l'imprimante laser qui est au Fabricarium ainsi que de plexiglas d'épaisseur 5mm. Malheureusement, il y a eu beaucoup de monde pour découper, et ça nous a fait perdre pas mal de temps. De plus il a fallu gérer plusieurs paramètres avec cette découpeuse laser ( comme la vitesse, la puissance du rayon, etc ...), de façon à ce que la plaque de plexiglas soit découpée correctement sans pour autant être brûlée. Fort heureusement, certains de nos collègues s'étaient déjà servi de cette découpeuse laser, ils ont pu nous aider et nous expliquer.
Second châssis
Une fois notre châssis en main, nous avons commencé a monter notre robot mais ce que l'on a omis de prendre en compte dans le dimensionnement, c'est la manière dont on allait monter le robot. En effet le dimensionnement des trous étaient exactement celui des pièces associées et cela à engendrer des problèmes au niveau de l'assemblage. Et malheureusement en forçant, nous avons cassé notre châssis supérieur. Il a donc fallu le redécouper, bien sur en changeant quelques dimensions pour ne plus rencontrer ce problème. Mais même avec les changements effectués, limer certaines pièces a été nécessaire.
La carte électronique
La partie "mécanique étant presque terminé, il a fallu se pencher sur la partie "électronique":
Comme nous avons décidé de prendre une Arduino, la partie électronique consistait uniquement en la fabrication d'une carte électronique adéquate pour gérer notre robot. Pour cela nous avons utilisé le logiciel Fritzing.
Fritzing
Nous avons commencé par prendre tout les éléments électroniques de notre robot, et les mettre dans l'interface de Fritzing.
Ensuite nous nous sommes penchés sur la partie dite "schématique" , où il a fallu organiser de façon claire, les différents éléments et les relier à notre Arduino ( c'est à dire choisir ou tel fil va aller sur la carte ).
Une fois cette partie faite, il a fallu s'occuper de la partie "PCB" : Le but étant de relier les composantes entre eux sans qu'aucun "passage" ne se croise pour éviter de devoir rajouter des fils volants sur notre carte lors de la soudure.
De façon générale, cette partie était assez longue mais assez simple à comprendre.
Séances 15 à 19 : Soudure et problème d'engrenage
Soudure
Une fois toute la partie sur Fritzing finie, il ne nous restait plus qu'à imprimer notre carte électronique et souder les composantes dessus pour finir la partie électronique. Après une impression ratée, nous avons finalement eu notre carte. Malheureusement, une des connexions en cuivre n'a pas été imprimée correctement, il nous faudra donc utiliser un fil volant pour créer la connexion.
Nous nous sommes donc attaqué à la soudure de notre carte, c'était une première pour nous, le temps de prendre le coup de main et quelques erreurs plus tard, nous avons fini par souder toutes les pattes et les composantes nécessaires à notre carte.
réglage d'engrenage
Pour faire la connexion entre le servo-moteur et notre pince, il a fallu que nous fabriquions un engrenage car ceux fournis avec le Servo-moteur ne convenaient pas. Il a fallu s'y reprendre à 3 fois pour avoir un engrenage qui convenait car les premiers fabriqués avaient une épaisseur trop fine. A cause de cela, même si l'engrenage du servo-moteur était en rotation, celui de la pince restait immobile, il n'y avait que des sauts d'engrenages qui se produisaient.
Tâches inachevées
Malheureusement, suite au manque de temps pour finir notre projet, nous n'avons pas pu finir notre robot, il nous manquait encore quelques tâches à accomplir:
• Connecter les différents capteurs à la carte électronique et les placer à leur place prévue sur le châssis du robot.
• Faire toute la partie programmation de l'Arduino pour que notre Robot soit autonome
Conclusion
En conclusion, ce bureau d'étude a été un excellent moyen de découvrir ce que le département IMA avait à proposer. Nous avons pu découvrir des notions d'électronique, d'informatique, ou encore de modélisation.
Nous aurions voulu pouvoir finir notre projet et pouvoir voir notre robot en action lors d'une vraie partie, cependant les difficultés rencontrées et le manque de temps ont rendu cela assez difficile. Il y a pas mal d'éléments avec lesquels nous aurions aimé nous familiariser aussi, comme la partie programmation de l'Arduino par exemple.
Cependant, malgré les difficultés et les imprévus rencontrés lors de ce bureau d'étude, nous sommes très satisfait de celui-ci, il a été une excellente façon d'acquérir des connaissances liées au département IMA.
