Version du 7 janvier 2016 à 17:22

Objectif à atteindre

Comme pour la saison précédente vous devez concevoir des robots pour concourir dans un jeu de balle.

Le terrain peut être marqué comme sur le schéma ci-dessous. Durant une manche les joueurs ne peuvent pas sortir du cadre principal. Les bords du terrain sont inclinés pour que la balle revienne vers la zone de jeu. Les lignes permettent de marquer le centre du terrain et les zones de garage des robots. Les robots devront pouvoir distinguer deux types de lignes, peu importe les couleurs.

Schéma du terrain

Une manche est décomposée en plusieurs étapes.

• Le robot ramasseur est invité à sortir de son garage pour aller mettre la balle au centre du terrain. Cette invitation peut se faire par un but ou manuellement en début de partie. Quand la balle est correctement placée le robot ramasseur se gare et prévient les robots joueurs que le jeu peut démarrer.
• Les deux robots joueurs sortent de leur garage et vont chercher la balle en la repérant par leurs capteurs infrarouges. Si un robot capture la balle il demande au but adverse d'allumer sa balise infrarouge. Il essaye alors d'envoyer la balle dans le but. Au moment du tir, il permet au but d'éteindre sa balise.
• Soit le tir est raté et les robots continuent à tenter d'attraper la balle.
• Soit le tir est réussi et le but concerné le confirme, les robots joueurs vont se garer et le robot ramasseur entre en action. Les buts sont chargés d'afficher le score. Pour qu'un but soit marqué, il suffit que la balle rentre dans le but. Le sol du but est en pente pour que la balle ressorte automatiquement.

Une partie est constituée de plusieurs manches.

Matériel à votre disposition pour les robots

Dans cette saison vous n'utiliserez pas de kit de construction robot comme les legos Mindstorm mais vous construirez un robot à base de plateforme Arduino en utilisant des composants basiques. La construction va donc être plus complexe mais plus instructive.

Comme cerveau du robot vous aurez une plateforme Arduino Méga. Cette plateforme dispose de suffisament d'entrées et sorties pour gérer tous les capteurs et actionneurs dont le robot a besoin. La base du robot peut être soit un chassis avec deux roues motrices soit un chassis avec quatre roues motrices.

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  Arduino Méga

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  Chassis 2 roues

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  Chassis 4 roues

Pour commander les moteurs de ces chassis vous disposez de contrôleurs permettant de gérer jusqu'à deux moteurs. Vous pouvez aussi utiliser des capteurs pour détecter des obstacles, des capteurs de niveaux de gris ou des capteurs de couleurs.

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  Contrôleurs TB6612FNG

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  Capteur Ultrasons

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  Capteur de ligne

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  Capteur de couleur

Des dispositifs mécaniques, comme une pince, peuvent être réalisés en utilisant des servo-moteurs et des pièces en plexiglass ou en MDF découpés à l'aide de la découpeuse laser du fabricarium. Pour les fixations vous avez de la visserie (vis, écrous, entretoises).

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  Servo-moteur

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  Exemple de pince

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  Visserie

Il serait possible d'effectuer le câblage uniquement en soudant. Pour faciliter le montage et permettre de faire des tests il vous est mis à disposition une plaque d'essais et des câbles avec connecteurs. Pour la partie mécanique vous pouvez utiliser divers éléments de visserie (entretoises, vis et écrous).

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  Plaque d'essais

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  Câbles

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  Câbles

Votre robot doit aussi repérer les balises infrarouge de la balle et des buts. Vous utiliserez des phototransistors IR pour cela. Le robot doit, enfin, être capable de communiquer avec les autres robots et les buts. La communication se fera via le protocole ZigBee que vous utiliserez comme une communication série par radio-fréquences.

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  Phototransistor

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  Transceiver XBee

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  Bouclier XBee pour Arduino

Matériel à votre disposition pour les buts

Les buts sont donc constitués :

• d'une cage de but à réaliser, par exemple, en plexiglass avec la découpeuse laser ;
• d'une balise infrarouge pouvant être activée à la demande ;
• d'un détecteur de passage de la balle (par phototransistor par exemple) ;
• d'un afficheur 7 segments pour le score.

Consultez les bureau d'études de l'an passé pour comprendre comment réaliser une balise infrarouge avec un micro-contrôleur. Cette année la fonctionnalité de clignotement de la balise à basse fréquence n'est pas nécessaire. Par contre il vous est demandé de gérer un afficheur 7 segments et un bouclier de communication par radio. Le micro-contrôleur de l'an passé, l'ATtiny85, ne sera pas suffisant pour gérer toutes les fonctionnalités du but de cette année. Vous utiliserez donc un Arduino Uno.

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  LED infrarouge (940nm)

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  Transistor pour LED

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  Arduino Uno

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  Afficheur 7 segments

Logiciels à utiliser

Répartition des tâches

Nous n'imposons pas de répartition rigide des tâches. Pour qu'une démonstration puisse se faire en fin de bureau d'étude il faut au moins deux robots joueurs, deux cages de buts et un robot ramasseur. Bien entendu plusieurs parties peuvent avoir lieu en même temps.

Fonctionnement de la cage de but

Deux événements peuvent faire agir la cage de but :

• une balle pénétre dans la cage ;
• un message est envoyé à la cage par un robot.

Pour détecter une balle entrant dans la cage, le plus simple est d'y fixer un phototransistor infrarouge avec un cache adapté pour ne détecter la balle que lorsqu'elle se trouve dans la cage.

Lorsque que la balle est detectée il faut incrémenter le score (ce score est initialisé à zéro lors de la réinitialisation de l'Arduino). Il faut ensuite envoyer un message aux robots pour que les robots joueurs aillent se garer et que le robot ramasseur se mette en action. Le format des messages est a déterminer globalement, doit y figurer un champ destination qui permet de cibler un acteur précis et aussi un champ données pour préciser le message.

Quand un message est envoyé spécifiquement à la cage, c'est à dire qu'elle reconnait son identifiant dans le champs destination, elle doit activer ou arrêter sa balise infrarouge. Mettons que la balise est activée si la donnée est 1 et arrêtée si la donnée est 0.

Le cablage peut se faire en utilisant des plaques à essai ou en concevant un circuit imprimé avec le logiciel eagle.

Robot ramasseur de balle

Robot compétiteur

Réalisations des binômes