SuiveurFox : Différence entre versions

Version actuelle datée du 2 mai 2011 à 17:20

Robot téléguidé avec système embarqué - Vincent BLONDEAU - Remi BOUTON

Présentation du projet

Nous avons choisi la partie la plus difficile du projet, celle du contrôle à distance du robot. La difficulté viens du fait de l'ajout d'un nouvel élément en complément de la NXT : une foxboard. Ce module complémentaire, un ordinateur miniature, permet de contrôler à distance le robot. Cette FoxBoard contient un serveur Web accessible par Wifi dans l'école faisant l'intermédiaire entre l'utilisateur (via le Wifi) et le Robot (via le Bluetooth).

Schéma des Liaisons

Robot V1

Dans un premier temps nous avions eu l'idée de créer un robot sur patte (pour sortir du lot dirions nous) grâce à une technique bien connu des amateurs. Seulement nous avons été confronté au problème du poids du robot, de son empattement, et du manque de puissance des moteurs. De plus le robot ne tenait pas forcement correctement la ligne droite ... projet abandonné.

Première version de notre robot

Principe du robot

Robot V2

Dans un second temps nous avons créé une base mobile stable, simple et solide, nous permettant un accès facile à la brique NXT (sauf au boîtier pile mais c'est un autre problème), et un positionnement aisée de la FOXBOARD en position verticale à l'arrière du robot. Cependant le kit LEGO MINDSTORM ne contenait pas assez de pièce pour concevoir un robot à 2 roues motrices et une roue "folle", nous avons donc décidé de munir notre robot d'une roue "folle" achetée à part. Ainsi la maniabilité du robot est accrue et le fait de tourner n'engendre pas de contraintes supplémentaires aux moteurs (déjà faibles en puissance). A noter que cette version définitive comporte tous les capteurs en position et branché. Ainsi nous pouvons d'avantage nous préoccuper de la programmation que sur l'architecture même de notre robot. Dans sa construction nous avons tenu compte des poids à équilibrer (surtout pour les batteries, qui sont d'ailleurs au plus proche du centre de rotation du robot). Ainsi bien qu'imposant il est tout à fait maniable et prêt à concourir !

Robot vue isométrique

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  Vue de Derriere

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  Vue de haut

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  Vue de Cote

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  Vue de Face

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  Vue de l'antenne Wifi

Robot version finale

Voici notre robot finalisé et opérationel :

Robot vue isometrique

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  Vue de Derriere

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  Vue de haut

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  Vue du cote Gauche

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  Vue du cote Droit

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  Vue de Face

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  Vue de Dessous

Detail de la troisième roue

Missions effectuées

La configuration de la Fox étant trop compliquée pour nous, nous nous sommes donc concentrés sur le programme contenu dans le robot Lego. Dans un premier temps, nous avons essayé de programmer via le logiciel Lego fourni. Le logiciel permettant de recevoir et d'envoyer des instructions par Bluetooth, nous avons exploré cette voie. Pour cela comme la fox n'était pas utilisable, nous avons aussi acquis un logiciel permettant de nous en dispenser. Il envoie via une clé bluetooth un signal en théorie compréhensible par le logiciel Lego. Nous pouvions transférer des entiers, des booléens et même des chaînes de caractères. Mais en réalité nous n'avons pu qu'envoyer des booléens. Ce qui n'est pas l'idéal.

Nous avons donc pu utiliser un équivalent du logiciel Lego. Le NXC, acronyme pour "Not eXactly C", permet de lire facilement les messages envoyés par la fox, et de les traiter afin de commander le robot a distance. Nous avons donc du apprendre le langage C ainsi que les principales commandes qui permettent de piloter le robot. En se connectant sur le serveur de la fox (172.26.165.210), nous pouvons via l'adresse de la page Web envoyer des requêtes Php sous forme de nombre : Pour le diriger d'une part :

• 0 : Stop
• 1 : Marche Avant
• 2 : Marche Arrière
• 3 : Gauche
• 4 : Droite

Et pour le suivi de ligne d'autre part :

• 17 : Suivi de ligne Bleue dans un sens
• 16 : Suivi de ligne bleue dans l'autre sens
• 19 : Suivi de ligne Rouge dans un sens
• 18 : Suivi de ligne rouge dans l'autre sens
• 32 : Recharge du robot (suivi ligne jaune sous certaines conditions)

Pour la recharge du robot s'effectue de la manière suivante (en théorie puisque ce n'a jamais été testé) :

• Les robots cherchent la ligne jaune et dès que un robot en a trouvée une,
• Le robot envoie le message aux autres robots qu'il est sur la borne de recharge
• Les autres robots continuent alors de suivre leur ligne courante (bleue ou rouge)

Le robot est initialement place sur une ligne colorée (ici verte) pour éviter de faire un programme qui détermine si le robot est a l'extremité droite ou gauche de la ligne verte le robot va se contenter de zigzager. Le robot tourne et avance un peu au debut tant qu'il ne rencontre pas autre chose que du vert, si Ie robot détecte autre chose, il tourne de l'autre côté en ajoutant 1 a son compteur ' bleu ' . Ainsi une fois qu'il tourne de I'autre côté, s'il détecte une ligne bleu, le compteur "bleu" passe a 2 et le robot sait qu'il doit boucler depuis le debut du programme.
Cependant Ie programme devra etre changé lors du choix de ligne (voir plus loin).

Nous avons aussi réfléchi à la manière d'informer le robot de la ligne a suivre (Principale, Réserve, Rechargement) via les puces RFID.

Schéma montrant le comportement du robot à un croisement

Cependant il reste un problème de taille à traiter : la vitesse de transfert des données. En effet la connexion wifi de Polytech n'est pas tout à fait optimisée pour ce type de contrôle, ainsi à chaque ordre émis par l'ordinateur la connexion wifi se réinitialise. Ainsi nous ne pouvons pas contrôler réellement en "direct" notre robot à cause du décalage de temps action/réaction. Ce problème a été résolu, le temps de réponse est d'environ 1/2 seconde ce qui est largement acceptable pour commander le robot a distance.

Programme en NXC

Nous avons choisi d'écrire le programme du Lego dans le langage NXC, qui est un langage plus léger et prtique à utiliser que le Labview (logiciel fourni avec le Lego Mindstrorm). Le programme est divisé en pusieurs parties (tâches) :

• La réception : permet de recevoir les ordres données par la fox et de lui en transmettre
• La détection d'obstacles : permet de savoir grâce au capteur ultrason si un obstacle est devant le robot
• La detection de couleur : permet de reconnaitre les couleurs lues par le capteur RGB du robot. Le programme compare les valeurs en rouge bleu et vert envoyées par le capteur RGB et suivant ces valeurs il peut savoir s'il lit du BLANC, NOIR, BLEU, ROUGE, JAUNE ou une autre couleur.
• La tâche principale : Traite les instructions reçues par la fox et les variables renvoyées par les tâches secondaire décrites ci-dessus. Elle est divisée en deux parties : le suivi de ligne et le contrôle a distance.

J'ai fait une version appelée "couleur.nxc" qui me permettai d'étalonner les seuils pour la détection des couleurs.

L'autre version plus complète, "warrior.nxc", contient toutes les tâches decrites ci-dessus.

La commande sert à compiler le fichier nxc et à l'envoyer sur le robot via le port USB :
nbc warrior.nxc -d -S=usb

Les sources sont accessibles sur ce lien.

Interface WEB

J'ai aussi du modifier la page web de la foxboard afin de pouvoir envoyer les ordres de suivi de ligne en plus du contrôle à distance. Il reste à implémenter les ordres envoyés par le robot sur la fox afin de connaître en temps réél l'état du robot.

La source de la page web est disponible sur ce lien.

Problèmes restants

Le suivi de ligne dans un sens ou dans l'autre n'est pas opérationel à 100%. Mais il suit parfaitement la ligne dans un seul sens qu'elle soit continue ou discontinue. Néanmoins le changment de couleur marche. L'initialisation de la fox reste cepandant indépendante de notre volonté, ainsi que les bons contacts de la clé USB Wifi !!!

Galerie Photo

Test des connections sans fil du robot dans le hall de l'école (malgré des problème de serveur et de piratage des commandes !!!)

Robots contruits lors de ce BE