Version actuelle datée du 22 mai 2017 à 07:45

Robot monté

Le Matuidi-Chariot

GRUT Tristan / MULON Pol

Introduction

L'objectif de ce BE est de concevoir un robot compétiteur télécommandé.

Un robot télécommandé est un robot compétiteur dirigé par un humain. Il est donc constitué des composants d'un robot compétiteur moins les phototransistors. En effet la balle est repérée par l'opérateur humain au travers d'une caméra. Le contrôle du robot se fait via une Raspberry Pi dotée d'une interface WiFi transformée en point d'accès et hébergeant un site Web. L'opérateur contrôle le robot en utilisant un smartphone connecté sur le point d'accès.

Un robot télécommandé ne peut avancer que sur réception du message du robot ramasseur de balle.

L'opérateur peut diriger le robot à sa guise dans le terrain mais le robot interdit toute sortie de ce terrain. L'opérateur peut capturer la balle avec la pince et la lancer dans le but adverse. La procédure d'activation de la balise du but adverse n'est donc jamais déclenchée contrairement à ce qui se passe avec un robot compétiteur.

La pince doit être réalisée comme pour un robot compétiteur. La contrainte d'occulter les signaux IR de la balle n'est pas utile ici.

Séance 1 : Cahier des charges (16/01)

Lors de la première séance, le professeur nous a présenté le BE avec les différents types de robot disponibles. Entre les robots ramasseurs de balle et compétiteurs, nous préférions les compétiteurs et nous avons, en plus, choisis de concevoir un robot télécommandé. Nous avons aussi décidé de réaliser une carte éléctronique et un chassis nous même.

Ses tâches actives :

• sortir de son garage
• Trouver la balle, le terrain et le but (visibilité)
• Lancer et attraper la balle

Ses tâches passives :

• Ne pas sortir des limites du terrain
• Communiquer avec les buts et les autres robots
• Eviter des obstacles

Matériel requis

Séance 2 : Découverte du matériel et création du schéma du chassis (19/01)

Aujourd'hui nous avons découvert le matériel (une partie). Nous avions à notre disposition : - la Rasberry Pi et sa batterie - 2 roues classiques et une roue folle - le sonar - les moteurs - le boîtier à pile - les microcontrôleur

Nous avons donc pu voir à quoi ressembler les composants de notre robot (taille et hauteur) afin de pouvoir commencer la première étape de notre projet, c'est à dire la réalisation de notre châssis.

Nous avons commencé par faire un schéma sur feuille à l'échelle de notre châssis tout en réfléchissant à la place disponible avec les composants

Séance 3 : Inkscape (23/01)

Aujourd'hui, nous avons pris en main le logiciel Inkscape et nous avons commencé la modélisation de notre châssis.

Schéma de la partie basse du chassis

Schéma de la partie haute du chassis

Séance 4 : Evolution du châssis et réflexion sur la pince (26/01)

Aujourd'hui nous avons continué la préparation des deux chassis sur Inkscape. Sur l'étage du dessous nous avons décidé de placer les piles et la batterie alors que sur celui de dessus nous placerons la rasberry et la carte électtronique. Nous avons de plus ajouté une cheminé afin de laisser un libre passage aux fils électrique.

Durant cette séance nous avons aussi commencé à considérer le problème de la pince pour attraper la balle et du système d'éjection vers le but.

Séance 5 : Découverte de Fritzing et finissions du châssis (30/01)

Aujourd'hui nous avons vue que nous avions oublié d'ajouter un trou pour le bouton on/off à l'arrière du chassis. Nous avons aussi remarqué que nous aurons besoin d'un point d'appuie supplémentaire au centre du chassis. Nous avons donc adapté notre chassis pour pouvoir l'imprimer. Nous avons donc fini les plans du chassis durant cette scéance.

D'un autre coté, nous avons pris en main le logiciel Fritzing afin de préparer notre futur carte électronique. - ajout de composants - relier les composants - utilité de composants

Cette carte électronique permettra de contrôler les différents coposants électroniques du robot.

J'ai aussi pu voir quels composants nous allions utiliser sur la carte électronique et comment ils seront disposés.

Afin de faciliter la programmation, nous avons gardé la TB et la FT liées à la raspberry.

Séance 6 : Mise en place des premiers composants sur fritzing et impression du chassis (02/02)

Suite à la finition du chassis nous avons conçu des pièces annexes grace à Inkscape, ces pièces serviront de cales pour les moteurs ou pour les piles et la batterie. Nous avons ensuite été au Fabricarium pour imprimer nos pièces et ainsi nous avons appris à se servir de la découpeuse laser.

D'un autre coté, nous avons commencé la conception de la carte électronique sur Fritzing. Nous avons rencontré de nombreux prôblèmes sur ce logiciel car tout d'abord nous ne l'avions jamais utilisé mais aussi nous avions peu de connaissance en électronique (c'était notre première carte). J'ai donc commencer la vue shématique en insérant les composants les plus importants.

Séance 7 : continuation de la carte sur Fritzing et réimpression des cales (06/02)

Aujourd'hui, nous avons d'un coté travaillé sur la carte électronique sur Fritzing, j'ai commencé à connecter les premiers composants. C'est à dire que j'ai commencé à faire la vue shématique de notre carte. J'ai fait la partie USB avec la FT232RL. Après avoir bien compris comment Fritzing fonctionnait, j'ai travaillé et finis la partie Microcontroleur et Moteur avec une ATMEGA mais aussi la partie Moteur avec la TB. Nous avons eu beaucoup de changement dans cette vue shématique car nous voulions que notre carte soit le plus simple possible.

Suite à l'impression du chassis lors de la dernière scéance, nous avons monté les différentes pièces ensemble et nous nous sommes rendus compte que les cales étaient trop courtes. Nous avons donc du aller les réimprimer et nous avons enfin pu monter le chassis.

Séance 8 : Perfectionnement de la carte et réflexion sur la pince (09/02)

Aujourd'hui, nous avons continué et finis la vue shématique de la carte électronique. Nous avons simplifier au maximum les connections et pensé à prévoir l'ensemble des sorties pour les autres composants. Après avoir fait valider et modifier le shéma par le professeur, nous avons pu passer à l'autre partie de la création de la carte sur Fritzing : le routage.

Etant le seul groupe à avoir déjà utilisé l'imprimante laser nous avons du aller aider d'autres groupes à imprimer leurs différentes pièces. Ensuite nous avons attaquer la réflexion sur le systéme de pince que nous voulions.

Schéma de la carte électronique

Schéma de la carte électronique

Séance 9 : Routage et Première idée pour la pince (13/02)

Après avoir finis la vue shématique de notre carte, il nous fallait faire le routage de notre carte sur le PCB. Nous avons donc du router l'ensemble des connexions entre les composants de manière simple et logique avec peu de fils pour une compréhension plus facile mais aussi pour simplifier son impression. Cette carte étant notre première, nous avons eu de nombreux problèmes sur le routage. De plus, notre carte comprennait beaucoup de composants. Nous avons donc eu besoin de deux séance supplémentaire hors horaire.

Nous avons travaillé sur le système de la pince. Nous avons d'abord pensé à une pince en forme d'arc de cercle. La séance a été consacrée à ces réflexions et à différents dessins sur papier pour mieux imaginer le principe de base de la pince.

Séance 10 : Erreur après production de la carte et suite des recherches sur la pince (16/02)

Après avoir imprimer notre carte, nous avons remarqué quelques erreurs de routage mais aussi quelques erreurs d'impression, nous avons donc corrigé tout cela et envoyé une nouvelle carte à l'impression.

Durant cette séance, nous nous sommes inscrits sur le site Onshape qui est un site qui permet de créer des modèles en trois dimensions. Nous avons ainsi commencé à concevoir un modèle 3D de notre pince dans l'optique de l'imprimer avec l'une des imprimantes 3D du Fabricarium. Nous sommes donc partis sur une pince en arc de cercles qui viendraient entourés la balle de toute sa circonférence. La séance a donc été consacré à la prise en main du logiciel et au début de la confection de notre pince.

Composants de la pince

Séance 11 : Réglage des derniers problèmes sur fritzing et changement pour la pince (27/02)

Il y eu un dernier problème sur la carte électronique celui ci étant que j'avais fait passé des fils via sous des composants ou il était impossible de souder. Mais heureusement toute ces connections étaient des masses. Nous avons donc réussi à contourner ce problème.

Suite aux vacances et au travail produit chez nous, nous sommes arrivés à la conclusion que le modèle de pince que nous avions imaginé n'était pas le modèle le plus optimal. En effet pour ce qui est d'attraper la balle la pince était tout à fait compétante mais pour ce qui est de l'envoyer dans le but adverse notre pince n'était pas adaptée. Nous sommes donc repartis de zéro dans l'idée de la pince et la réflexion à repris.

Nouveaux engrenages

Séance 12 : Regroupement et découverte des composants de notre carte et idée finale pour la pince (02/03)

Aujourd'hui, nous avons d'un coté commencé la partie soudure de la carte électronique mais pour cela, il a fallu découvrir l'ensemble des composants à souder. Nous les avons donc regrouppé et nous avons réfléchis où et comment les placer.

Après les réflexions sur la pince, nous avons pensé que pour attraper la balle un encadrement rectangulaire serait le mieux. Pour le système de lancement de la balle l'idée d'un ressort nous a parus bonne et en prenant connaissance des travaux des années passées nous avons pu établir une première image mentale de notre future pince.

Séance 13 : Début de la soudure et début de la modélisation de la pince (06/03)

Aujourd'hui, nous avons commencé la soudure des composants. Ceci étant ma première fois, j'ai eu beaucoup de mal à souder les composants mais avec l'aide des professeurs, j'ai pu apprendre simplement. J'ai commencé par la soudure de la FTDI et de L'ATmega, même si ce n'était pas les plus simple de par leurs très fines pâtes.

Durant cette séance nous avons commencé à créer le modèle 3D de notre pince à l'aide du site Onshape. Nous avons commencer à prendre en main le logiciel et nous avons débuté à concevoir les plans de la pince.

Séance 14 :Quelques problèmes avec la soudure et changement de plan pour la pince (13/03)

Lors de cette séance, j'ai soudé le reste des gros composants (raspberry et autres ...) en laissant pour la fin les capacités et les résistances. Après avoir finis, j'ai testé les connexions grâce au multimètre mais malheureusement certaines soudures étaient mal posées. J'ai donc du désouder et resouder à plusieurs reprises les composants. Ceci a légèrement abimé le PCB mais sans l'endommagé concrètement. Pour finir tout les composants étaient correctement soudés.

Après avoir réfléchi sur les plans de la pince, nous avons décider de créer les plans en deux dimensions puis d'assembler les différentes pièces une fois découpées. En effet cette solution permet de créer la pince plus rapidement vu que nous connaissons déjà le logiciel Inkscape et le fonctionnement de la découpeuse laser. Nous avons donc commencer la modélisation.

Séance 15 : Soudure et fin de la création des plans de la pince 16/03

Aujourd'hui, j’ai continué la soudure de la carte électronique. J’ai soudé les broches qui serviront à la programmation du micro-controleur ainsi que le Quartz. Enfin j’ai soudé les 7 fils qui étaient sur le dessus de notre carte électronique. J'ai eu de grandes difficultés à souder les fils VIA. Aussi, certains fils ce sont cassés car ils était trop fins, j’ai donc recommencé l’opérations à plusieurs reprises.

Durant cette séance, et grâce au travail fais chez nous, nous avons fini de créer les plans des différentes pièces de la pince. Nous pourrons donc imprimer ces pièces lors de la prochaine séance.

carte électronique finis

Séance 16 : Encore de la soudure et première impression de la pince 20/03

Aujourd'hui, j'ai commencé à souder les petits composants : les résistances et les capacités. Sur ma carte, je n'avais pas choisis de prendre des composants traversant. Ils était alors très petits et leurs soudures étaient donc très compliqués. Cela m'a pris la séance entière plus une heure hors horaire.

Nous avons pu imprimer les différents composants de la pince pendant cette séance, ce qui nous a pris plus de la moitié de la séance vu qu'il y avait un peu de monde. En revenant dans la salle nous avons pu commencer à monter certaines parties de la pince. Nous avons ainsi pu nous rendre compte qu'il y avait un problème avec les engrenages qui étaient trop petit et ne s'entrainaient pas entre eux.

Pince montée

Séance 17 : Finition de la soudure et réglage du problème des engrenages (27/03)

Enfin, il a fallu vérifier une dernière fois l'ensemble des connections avec le multimètre mais malheureusement, certaine soudure avait connecté des composants ensemble mais aussi à la masse. J'ai donc du soit les désouder, soit couper les soudure avec un cuter.

Après cela, la soudure était termninée.

Pour les problèmes de la pince, nous sommes aller imprimer de nouveaux engrenages ce qui nous a encore pris une grosse partie de la séance. Nous sommes ensuites retournés en salle pour monter ce que nous pouvions monter.

Robot monté

Séance 18 : Dernier problème de soudure et derniers réglages de la pince (04/04)

Aujourd'hui, j'ai voulu essayer d'alimenter la carte électronique avec le port USB. Mais je me suis rendu compte que cela ne fonctionnait pas. Je suis donc retourné au stand de soudure et j'ai soudé et désoudé à de nombreuses reprises le port USB. Au final, j'ai malencontreusement abimé le PCB et les fils de connection du port USB. J'ai donc du les remplacer par des fils VIA ce qui n'a pas était facile car les pâtes du port USB sont très fines.

Aujourd'hui, pour l'avancement de la pince, il s'agissait surtout d'une séance de préparation. En effet il nous fallait coller et assembler différentes parties chez nous. Nous avons donc décider de préparer toutes les mesures et toutes les pièces à prévoir pour ensuite finir chez nous.

Séance 19 : Commencement de la programmation et finissions de la pince (24/04)

Aujourd'hui, après avoir finis la soudure de la carte électronique, nous avons décidé de commencer la partie programmation avec une raspberry. Nous avions à notre disposition l'ensemble des codes pour programmer la raspberry. Grâce à l'explication du professeur, nous avons pu voir comment savoir si notre carte fonctionnait correctement. Il fallait utiliser une arduino uno. En insérant le Bootloader sur le micro-controleur, nous avons téléchargé le programme "Blink" permettant de faire clignoter la Led sur le microcontroleur. Cette expérience avait fonctionné.

Suite au travail fais pendant les vacances nous avons pu faire l'assemblage final de la pince. Nous nous sommes alors rendus comptes que l'une des deux parties permettant la rétention de la balle n'était pas stable. En effet nous aurions dû prévoir un support de plus pour cette partie. Nous avons tout de même étaient capables de tout assembler et ainsi voir le résultat esthétique final de notre robot.

Programmation

Conclusion

En conclusion, ce bureau d'étude était très intéréssant. Nous avons pu avoir une première approche de la spécialité IMA avec une approche dans les domaines de l'électronique et de l'informatique, domaines qui nous intéressent tous les deux beaucoup. Nous nous sommes aussi rendus compte que les objectifs que nous nous étions fixés au début étaient un peu trop utopistes. En si peu de temps il était très difficile de réaliser à la fois le châssis, la carte électronique et toute la partie programmation.

Nous avons tout de même tous les deux fortement apprécié cette expérience qui nous a, de plus, confortés dans notre choix de vœux de la spécialité IMA.