Version du 8 avril 2015 à 14:27

Introduction : cadre de travail et présentation du bureau d'étude

• Le bureau d'étude est une initiation à la pédagogie par projet dont nous allons être confronté lors de notre cycle ingénieur.Une problématique, des outils adaptés et une "étude" du problème sont nécessaires pour répondre à des objectifs fixés en début de semestre. Nous avons choisi le bureau d'étude IMA parce que nous étions intéressé par le domaine de l'électronique et des systèmes embarqués. C'était donc le bureau d'étude qui paraissait le plus intéressant (aspect construction, programmation et application rapide et concrète du projet étudié.

• En 1ère séance, les professeurs nous ont expliqués ce que nous allons devoir faire : faire faire jouer une partie de football à des robots Mindstorm, pour cela il fallait répartir le travail en plusieurs sous-groupes qui s'occupent respectivement d'une partie d'un ensemble qui permettra à des robots de jouer de manière autonome sur un terrain. Chaque binôme aura donc pour tâche de s'occuper :
  • d'une cage de buts (2 au total)
  • de robots de compétition (4 au total)
  • d'un arbitre
  • et d'un robot ramasseur de balle

Après tirage au sort, nous nous sommes vus affectés de la tâche de programmer un robot compétiteur. Nous nous sommes par ailleurs portés volontaires pour l'essai de la dernière génération de robot lego Mindstorm : la série Ev3.

Nous avons donc pour cahier de charge le suivant :

• détecter la balle (muni de led infrarouge), les cages de buts (muni de led infrarouge), les limites du terrain (ruban adhésifs colorés), robots adverses
• avancer vers la balle (avec des moteurs)
• s'orienter vers la cage de but adverses et envoyer la balle vers la cage de but adverse, tout en sachant que lorsqu’un robot réceptionne une balle, il ne peut plus effectuer de translation

Pour cela notre robot est équipé de différents capteurs et moteurs ainsi qu'une panoplie de briques (de construction technique) et un "centre nerveux" appelé "brique programmable", permettant de contrôler les différents moteurs vitesse, et lire les valeurs des capteurs pour donner vie au robot. Nous avons donc à notre disposition : - 3 moteurs - différents capteurs : couleur, proximité, capteurs de pression - 1 brique programmable

Le robot : Lego Mindstorm Ev3

Dans un premier temps, par manque cruel d'inspiration et ne sachant pas par où commencer, on s'est référé au manuel fourni dans la boîte et avons choisi de construire le robot se déplaçant avec des "chenilles", et avons ensuite disposé les capteurs de manière à ce qu'ils ne se masquent pas tout en leur permettant de fonctionner correctement et pouvoir permettre ainsi au robot d'interagir avec la balle.

2nde étape du projet : mise en place de l'environnement de programmation

Durant 3 séances après une première construction de notre robot, nous avons cherché à le faire vivre. Nous avons donc essayé d'installer le logiciel Bricxcc sous les conseils avisés des responsables du BE. Bricxcc est un projet permettant de programmer la brique Ev3 avec un langage de programmation proche du C. Après plusieurs tentatives d'installations, nous nous sommes rendus compte que le logiciel Bricxcc ne serait probablement pas notre environnement de programmation. En effet si Bricxcc est totalement et entièrement compatible avec les NXT (permettant ainsi de travailler plus efficacement et de potentiellement faire des choses très difficiles avec l'environnement de programmation graphique conçu pour les NXT); il ne l'est qu'à moitié pour les Ev3, on peut transférer un programme édité par Bricxcc sur la brique Ev3 mais cette dernière ne peut exécuter ce bout de programme. Nous avons eu aussi l'occasion de découvrir un autre logiciel appelé RobotC, qui comme son nom l'indique permet de programmer la brique EV3 en langage C par des fonctions plus complexes permettant plus de possibilité quand à la réalisation du projet. Cependant la version d'essai ne durant que dix jours nous n'avons pas pu essayer beaucoup de fonctions. Il faudra donc réessayer de programmer pour notamment différencier les différents infrarouges détectés

Prise en main du logiciel de programmation graphique et première approche

Une étape incontournable lors du projet est de prendre en main le logiciel de programmation adapté. La programmation se présente comme une interface où l'on doit coller des blocs et de manière très réductrice, on peut dire qu'il s'agit d'un puzzle à assembler (le logiciel est destiné à de très jeunes enfants). Un point important à noter est que l'on peut par analogie à un langage de programmation en "texte", créer des fonctions pour ainsi factoriser le code. Ici ce sont des "blocs", constitués eux-même d'un assemblage de blocs et ainsi, il est aisé de créer un bloc nommé chercher_balle qui permet au robot de chercher la et se diriger vers elle. cela est particulièrement intéressant dans la mesure où le travail devant être fait se résumera à créer des blocs de fonctions exécutant une tâche individuelle bien précise et les agencer dans un ordre dans une boucle pour que l'on ait l'illusion que le robot est autonome.

Média:suivi ligne.mp4

Fonctionnement mécanique

Il est évidemment que pour programmer efficacement un robot, il faut découper le code en plusieurs sous-code appelés fonctions et agencer ces fonctions selon des conditions. Dans cette partie nous allons vous présenter ces différentes fonctions dans des petites séquences vidéos.

Avancer/ reculer

Dans cette vidéos, nous voyons comment le robot effectue ses mouvements de translation et de rotation. On peut bien sur très facilement combiner translation ET rotation.

Média:translation_rotation.mp4

Détection de la balle

Ici le robot cherche la balle en s'orientant dans la même direction que celui-ci.

Média:detection_balle.mp4

Utilisation du capteur des couleurs

Le capteur de couleur permet au robot de ne pas sortir des limites du terrain. Il permet aussi, sur ordre de l'arbitre de se remettre en place sur le terrain pour un nouveau coup d'envoi.

Média:capteur_couleur_1.mp4

Utilisation de l'écran

Grâce à l'écran du robot Mindstorm Ev3, doté d'une résolution de 178*128 pixel, on peut afficher des images pré-enregistrer dans la brique, on peut afficher du texte mais il est très utile lors de test des valeurs du capteur, car il est possible d'afficher aisément les valeurs d'un capteur. Dans la vidéo, il s'agit du capteur de proximité.

Média:diapo_ecran.mp4

Utilisation des hauts-parleurs

Le Mindstorm Ev3 est doté d'un haut parleur, qui émet des sons lors du téléversement de fichier-programme dans la brique. On peut aussi facilement enregistrer des sons pour les lire lors de l'exécution d'une action. Conjointement à l'affichage d'une "émotion" sur l'écran du robot. Cela donne vie à ce dernier et il peut trouver une utilité dans l'aspect esthétique de ce dernier.

Média:exemple haut parleur.mp4

Utilisation du capteur tactile / des boutons situés sous l'écran

Le robot est doté d'un capteur de pression, qui renvoie la valeur 1 ou 0, selon que celui-ci soit enfoncé ou pas. Le robot peut savoir ainsi, s'il a bien attrapé la balle ou pas. Il y a des touches de directions dans situés sous l'écran pour naviguer dans l'interface de la brique. Le bouton en haut à droite permet de sortir d'un menu et de revenir en arrière. Dans le menu principal il permet d'afficher l'invite d'arrêt de la brique.

Média:capteur_tactile.mp4

Utilisation du capteurs de proximité

Le capteur de proximité ressemble à une tête, probablement un clin d’œil des développeurs du projet, celui devant permettre au robot de voir. Celui-ci est primordial car il permet au robot de voir un obstacle devant lui : robot, mur ou quoi que ce soit lui permet de s'arrêter au niveau de celui-ci sans rentrer en collision.

Le système de propulsion de la balle

Nous avons décidé de réaliser un système de propulsion basé sur un mécanisme appelé bielle-manivelle, qui permet de convertir un mouvement de rotation en mouvement de translation. Ce mouvement de translation servira par la suite d'envoyer la balle dans la cage de but adverse. Nous avons utilisé un engrenage et quelques tiges. Il a fallut aussi solidifier et construire autour du piston pour permettre à ce dernier de bien se déplacer sans se désaxer.

Média:exemple propulsion.mp4

Reste ensuite à construire un système pour contenir la balle le temps de la rotation et réussir à la propulser avec beaucoup de force.

Bluetooth

Test match

Articles connexes

• Lego Mindstorms
• Lego Mindstorms Ev3

Bibliographie

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

• Site officiel lego mindstorm
• Téléchargements de l'IDE - Integrated Developpement Environnement, l'environnement de programmation graphique officiel. Celui utilisé lors de ce bureau d'étude.