BE 2013-2014 : Différence entre versions

De Wiki de bureau d'études PeiP
(Page créée avec « = Bureau d'études IMA = == Glossaire == Un bureau d'étude c'est l'occasion donnée à des futurs élèves ingénieurs de découvrir un domaine de métiers. Ici le domaine... »)
 
 
(40 révisions intermédiaires par 12 utilisateurs non affichées)
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= Bureau d'études IMA =
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= Objectif à atteindre =
  
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== Glossaire ==
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Ce bureau d'étude a comme finalité la construction de robots joueurs de balle. Ces robots doivent s'affronter sur un terrain découpé en quatre zones avec des buts aux extrémités opposées.
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[[Image:terrain.png|500px|center]]
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Les robots vont devoir s'affronter par paires. Le but d'une paire de robots est d'arriver à envoyer l'unique balle dans le but adverse sans qu'il leur arrive la même chose. Il n'y a pas de spécialisation dans les robots. Chacun pouvant attaquer ou défendre. Un robot qui trouve la balle va chercher à l'attraper et à la lancer sans rentrer en contact avec un autre robot. Un robot qui ne trouve pas la balle va se replier sur un rôle de défenseur. Les robots ne peuvent, bien entendu, pas quitter le terrain.
  
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Un bureau d'étude c'est l'occasion donnée à des futurs élèves ingénieurs de découvrir un domaine de métiers. Ici le domaine exploré est  auxquel prépare le département [http://www.polytech-lille.fr/ima-ingenieur-en-informatique-microelectronique-automatique-a-polytech-lille-art82.html IMA] de l'école d'ingénieurs [http://www.polytech-lille.fr Polytech'Lille].
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Pour repérer la balle et les buts des signaux modulés dans l'infra-rouge vont être utilisés. La balle et les buts ne moduleront pas suivant la même fréquence. Les robots vont devoir se repérer dans le terrain en utilisant un détecteur de couleur et des lignes au sol. Ils peuvent aussi se répérer via un pavage non couvrant du terrain par des cartes RFID.
  
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== Synopsis ==
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Dans ce dispositif, les buts sont des objets intelligents capable d'interagir avec la balle et les robots.
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Pour 2013/2014, il est juste prévu d'explorer le thème, réaliser des compétitions entre robots autonomes paraissant encore hors d'atteinte. Pour pouvoir tout de même présenter des compétitions entre robots, des équipes réaliseront des robots télécommandés par WiFi. Des compétitions pourront donc avoir lieu mais entre humains, par l'intermédiaire des robots.
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= Matériel à votre disposition =
 
{| style="float: right; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
 
{| style="float: right; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:sensor_sonar.jpg|150px]]
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:boite_mindstorm.jpg|150px]]
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:sensor_color.jpg|110px]]
 
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:motor_nxt.jpg|150px]]
 
 
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
 
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
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| valign="center" | Capteur sonar ultrasons
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| valign="center" | Legos Mindstorm
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| valign="center" | Capteur de couleurs
 
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| valign="center" | Servo-moteur
 
 
|}
 
|}
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Ce bureau d'études doit permettre aux élèves d'aborder toutes les spécialités du département IMA. L'aspect automatique est largement abordé avec le chassis du robot comportant les capteurs et actionneurs standard décrits ci-dessous et avec l'implantation d'un processus de régulation de trajectoire de type [http://wikipedia.org/wiki/PID_controller PID].
 
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<br style="clear: both;">
 
 
{| style="float: left; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
 
{| style="float: left; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
 
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:foxboard.jpg|150px]]
 
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:foxboard.jpg|150px]]
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:fox.jpg|150px]]
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:arduino.jpg|150px]]
 
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
 
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
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| valign="center" | FoxBoard face avant sans boitier
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| valign="center" | Système FoxBoard
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| valign="center" | FoxBoard face arrière <br/>dans un boitier
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| valign="center" | Platine Arduino
 
|}
 
|}
−
L'aspect informatique embarquée est abordée avec l'introduction d'une plateforme FoxBoard qui, sous un format réduit, donne accès à un réel système d'exploitation de type Linux.  
+
Les couches basses des robots et des buts seront réalisées à l'aide de Lego MindStorm. Le Lego va permettre de réaliser le chassis des robots avec sa motorisation et d'y installer divers capteurs. Le lego permettra aussi de réaliser les cages des buts avec les émetteurs infra-rouges, le dispositif de test de présence de la balle et le dispositif d'éjection. Il est même possible d'assurer une certaine communication entre robots et buts grâce à la technologie <tt>bluetooth</tt> intégrée au micro-contrôleur MindStorm. Pour aller plus loin, il est nécessaire d'embarquer un micro-PC de type FoxBoard sur les robots. C'est ce micro-PC qui permettra les acquisitions d'images et c'est à lui qui transmettera au micro-contrôleur du MindStorm les ordres de déplacement ou de lancement de balle. Pour réaliser le signal de repérage des buts, une platine Arduino sera utilisée.
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<br style="clear: both;">
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{| style="float: right; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
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<br style="clear: both" />
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:nxt_brick.jpg|100px]]
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:nxt_prog.jpg|150px]]
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= Répartition des tâches =
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:nxt_nxc.png|150px]]
+
 
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|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
+
Chaque binôme va se voir affecter une des problématiques décrites dans les sous-sections suivantes.
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| valign="center" | Brique MindStorm<br/> (micro-contrôleur)
+
 
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| valign="center" | Programmation graphique
+
== Cage de but ==
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| valign="center" | Programmation en C
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Une cage de but doit comporter les dispositifs décrits ci-dessous.
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|}
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* La cage doit émettre un signal infra-rouge pour être facilement repérable par les robots. Pour cela vous partirez de LED infra-rouges et vous modulerez leur alimentation par une platine Arduino pour émettre un signal facilement identifiable. Ajouter quelques LED dans le visible pour mimer la fréquence dans l'infra-rouge ne peut pas nuire.
−
Le but étant de présenter les spécialités et non pas de les développer, la programmation du micro-contrôleur MindStorm est possible soit en utilisant le logiciel graphique fourni soit un compilateur C adapté.
+
* La cage doit détecter quand la balle rentre dans la cage en la dirigeant précisément vers un capteur de contact.
−
<br style="clear: both;">
+
* La cage doit signaler un but à l'ensemble des robots en compétition et à l'autre cage. Elle tient aussi le compte du score.
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{| style="float: left; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
+
* Enfin la cage doit pouvoir expulser la balle quand les robots se sont repositionnés sur le terrain pour une nouvelle action.
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:nxt_solar.gif|150px]]
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|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
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<table border="1">
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| valign="center" | Panneau solaire
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<tr> <th>Elèves</th> <th>Matériel</th> <th>Page</th> </tr>
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|}
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<tr>
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La spécialité électronique sera présente dès la saison 3 avec une procédure de rechargement des accumulateurs par panneau solaire.
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  <td> Raphaël De Clercq - Nicolas Duflos </td>
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<br style="clear: both;">
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  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">LED Infra-rouge</span>, <span style="color:green">Arduino UNO</span> </td>
 +
  <td> [[CageBut2013-1|Cage de but 1]] </td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
  <td> Basile Lacombe-Bar - Matthieu Herwegh </td>
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  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">LED Infra-rouge</span>, <span style="color:green">Arduino UNO</span> </td>
 +
  <td> [[CageBut2013-2|Cage de but 2]] </td>
 +
</tr>
 +
</table>
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== Robots d'attaque ==
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Pour simplifier la conception des robots compétiteurs, les comportements d'attaque et de défense sont séparés. Pour cet atelier, il est demandé de se pencher sur le comportement d'attaque.
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Il s'agit du comportement d'un robot lorsqu'il a su repérer la balle.
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* Il se dirige vers la balle pour la capturer. Une fois la balle capturée le robot ne se déplace plus en translation.
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* Il lance la balle vers le but adverse. Une rotation peut être nécessaire pour l'envoi.
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D'un point de vue mécanique certains dispositifs doivent être étudiés.
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* Un dispositif de capture de la balle, un simple récupérateur non articulé devrait suffire.
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* Un dispositif de lancement. Vous pouvez étudier le lancement en utilisant un servo-moteur ou un dispositif de rotation du robot.
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 +
Les capteurs nécessaires à un robot d'attaque sont décrits ci-dessous.
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* Le capteur infra-rouge pour se diriger vers la balle et estimer la position du but.
 +
* Le capteur ultra-son pour éviter de percuter les objets (buts et autres robots).
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* Un capteur de couleur pour éviter de sortir du terrain.
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<table border="1">
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<tr> <th>Elèves</th> <th>Matériel</th> <th>Page</th> </tr>
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<tr>
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  <td> Etienne Radenne - Dolovan Tomasek </td>
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  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">Capteur infra-rouge</span> </td>
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  <td> [[RobotAttaque2013-1|Robot d'attaque 1]] </td>
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</tr>
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<tr>
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  <td> Kévin Debaets - Simon Delaine </td>
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  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">Capteur infra-rouge</span> </td>
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  <td> [[RobotAttaque2013-2|Robot d'attaque 2]] </td>
 +
</tr>
 +
<tr>
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<td> Rémy Coste - Thibault François </td>
 +
  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">Capteur infra-rouge</span> </td>
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  <td> [[RobotAttaque2013-3|Robot d'attaque 3]] </td>
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</tr>
 +
</table>
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 +
== Robot de défense ==
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Le second comportement nécessaire à nos robots compétiteurs est le comportement de défense. C'est le comportement qu'adopte un robot lorsqu'il ne trouve plus la balle dans le doute qu'un autre robot l'ait capturée. Dans ce cas de figure le robot doit se rapprocher de toutes ses roues de son but pour le défendre.
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Toute la difficulté de cette tâche consiste à se repérer sur le terrain. Pour cela le robot dispose de plusieurs moyens.
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* Il peut repérer par infra-rouge son but.
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* Chacune des zones du terrain peut être délimitée par une couleur spécifique à la zone. Le robot peut ainsi se situer dès qu'il tombe sur une ligne.
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* Le terrain peut être pavé de cartes RFID. Il suffit d'associer aux identifiants des cartes leur position pour permettre un repérage très précis.
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Votre but est d'essayer les différentes méthodes pour pouvoir les tester et les comparer. Il faudra peut être les mixer pour obtenir une méthode efficace dans toutes les situations.
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Votre robot doit bien entendu ne jamais sortir du terrain (une partie du robot doit toujours être sur le terrain) et il ne doit pas rentrer dans les obstacles. Vous établirez aussi une règle pour que les robots ne puissent pas totalement obstruer le but.
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Les capteurs nécessaires à un robot d'attaque sont décrits ci-dessous.
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* Le capteur infra-rouge pour se diriger vers son but.
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* Le capteur ultra-son pour éviter de percuter les objets (buts et autres robots).
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* Un capteur de couleur pour reconnaître la zone et éviter de sortir du terrain.
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* Un capteur RFID pour lire les cartes RFID de pavage du terrain.
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 +
 
  
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== Les accessoires ==
 
−
Voici une galerie photo des accessoires communs aux différentes saisons.
 
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<gallery widths=200px heights=200px>
 
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File:be.jpg|Vue d'ensemble du matériel
 
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File:be_ms.png|Chassis du robot réalisé en Lego Mindstorm
 
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File:be_fb.png|Le centre névralgique autour d'un système embarqué FoxBoard
 
−
File:be_wifi.png|Accès au robot via un point d'accès WiFi
 
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</gallery>
 
  
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== Saison 1 (2010/2011) ==
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<table border="1">
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<tr> <th>Elèves</th> <th>Matériel</th> <th>Page</th> </tr>
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<tr>
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  <td> Jeremy Couvrat - Hugo Vandenbunder </td>
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  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">Capteur infra-rouge</span>, <span style="color: green;">Module RFID</span>, <span style="color: green;">Cartes RFID</span> </td>
 +
  <td> [[RobotDefense2013-1|Robot de défense 1]] </td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
  <td> Yassir Osman - Yassine Laanaia </td>
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  <td> <span style="color:green">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color:green">Capteur infra-rouge</span>,  <span style="color: green;">Module RFID</span>, <span style="color: green;">Cartes RFID</span> </td>
 +
  <td> [[RobotDefense2013-2|Robot de défense 2]] </td>
 +
</tr>
 +
</table>
  
−
la première saison a vu les principes de communication entre la brique MindStorm et le système FoxBoard se mettre en place. Cette communication se fait par BlueTooth.
+
== Robot téléguidé avec système embarqué ==
 +
Votre robot doit pouvoir être radio-guidé par un contrôleur. Le dit contrôleur peut diriger le robot au vu de l'image de la webcam embarquée. L'acquisition de la webcam et sa diffusion par WiFi est assuré par un système embarqué FoxBoard. La FoxBoard vous sera livrée configurée mais il faudra l'embarquer dans votre robot avec tous ses accessoires (webcam, module <tt>bluetooth</tt>, boitier de piles). Un calcul du temps d'autonomie doit être effectué. Dans un premier temps le radio-guidage peut se faire à l'aide du logiciel MindStorm par <tt>bluetooth</tt>. Dans un second temps il faut étudier la possibilité d'un radio-guidage par WiFi, les ordres étant transmis par un navigateur Web au serveur Web de la FoxBoard puis transmis au micro-contrôleur MindStorm par <tt>bluetooth</tt>. Vous aurez le choix de programmer votre robot avec le logiciel MindStorm ou avec un langage de bas niveau proche du langage C (voir la page web [http://www.eggwall.com/2011/08/lego-nxt-mindstorm-with-linux.html]).
  
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{| style="float: right; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
+
Pour pouvoir utiliser votre robot dans une compétition de balle, il devra comporter un dispositif de lancer de balle commandable lui aussi à distance. Pour cela vous devrez modifier légérement le logiciel installé sur la FoxBoard.  
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:web_s1_config.png|150px]]
 
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:web_s1_basic.png|150px]]
 
−
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
 
−
| valign="center" | Page de configuration
 
−
| valign="center" | Télécommande WiFi
 
−
|}
 
−
L'interface Web de contrôle implanté sur la FoxBoard est donnée aux élèves qui peuvent la personnaliser. L'accès à cette interface Web se fait à l'aide d'un téléphone Android ou d'une tablette.
 
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<br style="clear: both;">
 
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{| style="float: left; height: 120px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
 
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:sensor_compass.jpg|100px]]
 
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:sensor_rfid.jpg|100px]]
 
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:sensor_accelerometer.jpg|100px]]
 
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:sensor_gyroscopic.jpg|100px]]
 
−
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
 
−
| valign="center" | Boussole
 
−
| valign="center" | Lecteur RFID
 
−
| valign="center" | Accéléromètre
 
−
| valign="center" | Gyroscope
 
−
|}
 
−
Durant la saison 1, divers groupes ont testé les capteurs tierce partie présentés ci-contre. Seuls les capteurs Boussole et Lecteur RFID ont trouvé un intérêt dans ce bureau d'études.
 
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<br style="clear: both;">
 
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<include nopre noesc src="/home/pedago/ppeip/include/video-MindStormFoxBoard-iframe.html" />
 
−
Vous trouverez ci-contre la vidéo finale de la saison 1. Le [http://peip-ima.plil.net/photos/index.php?sfpg=UEVJUF8yMDEwLTIwMTEvKio2ZGM4YWFhM2VlMjkwMjVmMTBlOGE3MzAxODE0YThmNg making-of] de cette vidéo est aussi disponible.
 
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<br style="clear: both;">
 
  
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== Saison 2 (2011/2012) ==
 
  
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{| style="float: right; height: 160px; margin-left:0.2em; border: 1px solid #bbb;"
+
Pour configurer la FoxBoard avec tout le matériel nécessaire, suivez les [[FoxBoard pour MindStorm 2012|instructions]]. Pour une description du système à obtenir suivez la [[FoxBoard MindStorm système 2013|flèche]].
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:web_s2_config.png|150px]]
 
−
| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:web_s2_total.png|150px]]
 
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| style="border: 1px solid #bbb;" valign="top" |[[File:web_s2_map.png|150px]]
 
−
|- style="font-size: 87%; text-align: center;"
 
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| valign="center" | Page de configuration
 
−
| valign="center" | Commande "rose des vents"
 
−
| valign="center" | Carte de positionnement
 
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|}
 
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Pour la saison 2, l'interface Web de contrôle du robot a été améliorée. Vous noterez en particulier, une interface de commande du robot permettant de régler finement la vitesse des deux servo-moteurs.
 
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<br style="clear: both;">
 
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Une autre nouveauté de la saison 2 est l'ajout de cartes RFID sous la piste permettant aux robots de se situer sur le parcours.
 
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Vous trouverez ci-dessous quelques épisodes de la saison 2. L'intégrale est disponible à partir de la page de la [[BE_2011-2012|saison 2]].
 
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<include nopre noesc src="/home/pedago/ppeip/include/videos-bestof-2011-iframe.html" />
 
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<br style="clear: both;">
 
  
−
== Saison 3 (2012/2013) ==
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<table border="1">
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<tr> <th>Elèves</th> <th>Matériel</th> <th>Page</th> </tr>
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<tr>
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  <td> Thomas Roj - Romuald Lentieul</td>
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  <td> <span style="color: green;">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color: green;">Téléphone Android</span>, <span style="color: green;">FoxBoard avec webcam, interface WiFi, convertisseur <tt>bluetooth</tt></span>, <span style="color: green;">Boitier piles</span> </td>
 +
  <td> [[Teleguide2013-1|Robot téléguidé 1]] </td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
  <td> Audrey Affoyon - Nicolas Blondel </td>
 +
  <td> <span style="color: green;">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color: green;">Téléphone Android</span>, <span style="color: green;">FoxBoard avec webcam, interface WiFi, convertisseur <tt>bluetooth</tt></span>, <span style="color: green;">Boitier piles</span> </td>
 +
  <td> [[Teleguide2013-2|Robot téléguidé 2]] </td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
  <td> Simon Joncquez - Jordan Razafindraibe </td>
 +
  <td> <span style="color: green;">Boite lego MindStorm</span>, <span style="color: green;">Téléphone Android</span>, <span style="color: green;">FoxBoard avec webcam, interface WiFi, convertisseur <tt>bluetooth</tt></span>, <span style="color: green;">Boitier piles</span> </td>
 +
  <td> [[Teleguide2013-3|Robot téléguidé 3]] </td>
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</tr>
 +
</table>
  
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Pour la saison 3, des capteurs solaires ont été ajoutés aux accessoires disponibles. Un élève s'est essayé à intégrer deux panneaux sur son robot.
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= Intégration des fonctionnalités =
  
−
Vous trouverez ci-dessous quelques épisodes de la saison 3. L'intégrale est disponible à partir de la page de la [[BE_2012-2013|saison 3]].
+
Pour l'année 2013/2014, il ne vous est demandé que de montrer le bon fonctionnement du dispositif ci-avant dont vous aurez choisi de vous occuper.
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<include nopre noesc src="/home/pedago/ppeip/include/videos-bestof-2012-iframe.html" />
 
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<br style="clear: both;">
 
  
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== Saison 4 (2013/2014) ==
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Cela dit dans l'idéal, une démonstration complète pourrait être présentée avec le travail supplémentaire décrit dans la suite.
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* Les équipes des robots d'attaque et de défense fussionnent leurs robots pour en faire des compétiteurs complets.
 +
* Les équipes ayant travaillé sur les cages réalisent un terrain et implantent dans les robots la réception des buts marqués.
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* Les équipes des robots télécommandés organisent une compétition sur un terrain avec deux buts avec remontée automatique du score sur le dispositif de télécommande.
  
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Pour la saison 4, un nouveau thème de jeu de balle a été choisi. Les robots vont devoir s'affronter dans une compétition sur un terrain, 2 robots contre 2 robots. La balle est une sphère émettant dans l'infra-rouge que les robots vont devoir retrouver grâce a des détecteurs de même type et dans laquelle ils vont devoir taper pour l'amener dans les buts adverses. Les buts eux aussi peuvent être repérés par des signaux infra-rouges d'impulsion.
+
= Notation =
  
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L'intégrale sera disponible à partir de la page de la [[BE_2013-2014|saison 4]].
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{| class="wikitable"
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<br style="clear: both;">
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! Noms !! Rapport Wiki !! Soutenance vidéo !! Total
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Version actuelle datée du 2 janvier 2015 à 16:55

Objectif à atteindre

Ce bureau d'étude a comme finalité la construction de robots joueurs de balle. Ces robots doivent s'affronter sur un terrain découpé en quatre zones avec des buts aux extrémités opposées.

Terrain.png

Les robots vont devoir s'affronter par paires. Le but d'une paire de robots est d'arriver à envoyer l'unique balle dans le but adverse sans qu'il leur arrive la même chose. Il n'y a pas de spécialisation dans les robots. Chacun pouvant attaquer ou défendre. Un robot qui trouve la balle va chercher à l'attraper et à la lancer sans rentrer en contact avec un autre robot. Un robot qui ne trouve pas la balle va se replier sur un rôle de défenseur. Les robots ne peuvent, bien entendu, pas quitter le terrain.

Pour repérer la balle et les buts des signaux modulés dans l'infra-rouge vont être utilisés. La balle et les buts ne moduleront pas suivant la même fréquence. Les robots vont devoir se repérer dans le terrain en utilisant un détecteur de couleur et des lignes au sol. Ils peuvent aussi se répérer via un pavage non couvrant du terrain par des cartes RFID.

Dans ce dispositif, les buts sont des objets intelligents capable d'interagir avec la balle et les robots.

Pour 2013/2014, il est juste prévu d'explorer le thème, réaliser des compétitions entre robots autonomes paraissant encore hors d'atteinte. Pour pouvoir tout de même présenter des compétitions entre robots, des équipes réaliseront des robots télécommandés par WiFi. Des compétitions pourront donc avoir lieu mais entre humains, par l'intermédiaire des robots.

Matériel à votre disposition

Boite mindstorm.jpg
Legos Mindstorm
Foxboard.jpg Arduino.jpg
Système FoxBoard Platine Arduino

Les couches basses des robots et des buts seront réalisées à l'aide de Lego MindStorm. Le Lego va permettre de réaliser le chassis des robots avec sa motorisation et d'y installer divers capteurs. Le lego permettra aussi de réaliser les cages des buts avec les émetteurs infra-rouges, le dispositif de test de présence de la balle et le dispositif d'éjection. Il est même possible d'assurer une certaine communication entre robots et buts grâce à la technologie bluetooth intégrée au micro-contrôleur MindStorm. Pour aller plus loin, il est nécessaire d'embarquer un micro-PC de type FoxBoard sur les robots. C'est ce micro-PC qui permettra les acquisitions d'images et c'est à lui qui transmettera au micro-contrôleur du MindStorm les ordres de déplacement ou de lancement de balle. Pour réaliser le signal de repérage des buts, une platine Arduino sera utilisée.


Répartition des tâches

Chaque binôme va se voir affecter une des problématiques décrites dans les sous-sections suivantes.

Cage de but

Une cage de but doit comporter les dispositifs décrits ci-dessous.

  • La cage doit émettre un signal infra-rouge pour être facilement repérable par les robots. Pour cela vous partirez de LED infra-rouges et vous modulerez leur alimentation par une platine Arduino pour émettre un signal facilement identifiable. Ajouter quelques LED dans le visible pour mimer la fréquence dans l'infra-rouge ne peut pas nuire.
  • La cage doit détecter quand la balle rentre dans la cage en la dirigeant précisément vers un capteur de contact.
  • La cage doit signaler un but à l'ensemble des robots en compétition et à l'autre cage. Elle tient aussi le compte du score.
  • Enfin la cage doit pouvoir expulser la balle quand les robots se sont repositionnés sur le terrain pour une nouvelle action.
Elèves Matériel Page
Raphaël De Clercq - Nicolas Duflos Boite lego MindStorm, LED Infra-rouge, Arduino UNO Cage de but 1
Basile Lacombe-Bar - Matthieu Herwegh Boite lego MindStorm, LED Infra-rouge, Arduino UNO Cage de but 2

Robots d'attaque

Pour simplifier la conception des robots compétiteurs, les comportements d'attaque et de défense sont séparés. Pour cet atelier, il est demandé de se pencher sur le comportement d'attaque.

Il s'agit du comportement d'un robot lorsqu'il a su repérer la balle.

  • Il se dirige vers la balle pour la capturer. Une fois la balle capturée le robot ne se déplace plus en translation.
  • Il lance la balle vers le but adverse. Une rotation peut être nécessaire pour l'envoi.

D'un point de vue mécanique certains dispositifs doivent être étudiés.

  • Un dispositif de capture de la balle, un simple récupérateur non articulé devrait suffire.
  • Un dispositif de lancement. Vous pouvez étudier le lancement en utilisant un servo-moteur ou un dispositif de rotation du robot.

Les capteurs nécessaires à un robot d'attaque sont décrits ci-dessous.

  • Le capteur infra-rouge pour se diriger vers la balle et estimer la position du but.
  • Le capteur ultra-son pour éviter de percuter les objets (buts et autres robots).
  • Un capteur de couleur pour éviter de sortir du terrain.
Elèves Matériel Page
Etienne Radenne - Dolovan Tomasek Boite lego MindStorm, Capteur infra-rouge Robot d'attaque 1
Kévin Debaets - Simon Delaine  Boite lego MindStorm, Capteur infra-rouge Robot d'attaque 2
Rémy Coste - Thibault François Boite lego MindStorm, Capteur infra-rouge Robot d'attaque 3

Robot de défense

Le second comportement nécessaire à nos robots compétiteurs est le comportement de défense. C'est le comportement qu'adopte un robot lorsqu'il ne trouve plus la balle dans le doute qu'un autre robot l'ait capturée. Dans ce cas de figure le robot doit se rapprocher de toutes ses roues de son but pour le défendre.

Toute la difficulté de cette tâche consiste à se repérer sur le terrain. Pour cela le robot dispose de plusieurs moyens.

  • Il peut repérer par infra-rouge son but.
  • Chacune des zones du terrain peut être délimitée par une couleur spécifique à la zone. Le robot peut ainsi se situer dès qu'il tombe sur une ligne.
  • Le terrain peut être pavé de cartes RFID. Il suffit d'associer aux identifiants des cartes leur position pour permettre un repérage très précis.

Votre but est d'essayer les différentes méthodes pour pouvoir les tester et les comparer. Il faudra peut être les mixer pour obtenir une méthode efficace dans toutes les situations.

Votre robot doit bien entendu ne jamais sortir du terrain (une partie du robot doit toujours être sur le terrain) et il ne doit pas rentrer dans les obstacles. Vous établirez aussi une règle pour que les robots ne puissent pas totalement obstruer le but.

Les capteurs nécessaires à un robot d'attaque sont décrits ci-dessous.

  • Le capteur infra-rouge pour se diriger vers son but.
  • Le capteur ultra-son pour éviter de percuter les objets (buts et autres robots).
  • Un capteur de couleur pour reconnaître la zone et éviter de sortir du terrain.
  •  Un capteur RFID pour lire les cartes RFID de pavage du terrain.



Elèves Matériel Page
Jeremy Couvrat - Hugo Vandenbunder Boite lego MindStorm, Capteur infra-rouge, Module RFID, Cartes RFID Robot de défense 1
Yassir Osman - Yassine Laanaia Boite lego MindStorm, Capteur infra-rouge, Module RFID, Cartes RFID Robot de défense 2

Robot téléguidé avec système embarqué

Votre robot doit pouvoir être radio-guidé par un contrôleur. Le dit contrôleur peut diriger le robot au vu de l'image de la webcam embarquée. L'acquisition de la webcam et sa diffusion par WiFi est assuré par un système embarqué FoxBoard. La FoxBoard vous sera livrée configurée mais il faudra l'embarquer dans votre robot avec tous ses accessoires (webcam, module bluetooth, boitier de piles). Un calcul du temps d'autonomie doit être effectué. Dans un premier temps le radio-guidage peut se faire à l'aide du logiciel MindStorm par bluetooth. Dans un second temps il faut étudier la possibilité d'un radio-guidage par WiFi, les ordres étant transmis par un navigateur Web au serveur Web de la FoxBoard puis transmis au micro-contrôleur MindStorm par bluetooth. Vous aurez le choix de programmer votre robot avec le logiciel MindStorm ou avec un langage de bas niveau proche du langage C (voir la page web [1]).

Pour pouvoir utiliser votre robot dans une compétition de balle, il devra comporter un dispositif de lancer de balle commandable lui aussi à distance. Pour cela vous devrez modifier légérement le logiciel installé sur la FoxBoard.


Pour configurer la FoxBoard avec tout le matériel nécessaire, suivez les instructions. Pour une description du système à obtenir suivez la flèche.

Elèves Matériel Page
Thomas Roj - Romuald Lentieul Boite lego MindStorm, Téléphone Android, FoxBoard avec webcam, interface WiFi, convertisseur bluetooth, Boitier piles Robot téléguidé 1
Audrey Affoyon - Nicolas Blondel Boite lego MindStorm, Téléphone Android, FoxBoard avec webcam, interface WiFi, convertisseur bluetooth, Boitier piles Robot téléguidé 2
Simon Joncquez - Jordan Razafindraibe Boite lego MindStorm, Téléphone Android, FoxBoard avec webcam, interface WiFi, convertisseur bluetooth, Boitier piles Robot téléguidé 3

Intégration des fonctionnalités

Pour l'année 2013/2014, il ne vous est demandé que de montrer le bon fonctionnement du dispositif ci-avant dont vous aurez choisi de vous occuper.

Cela dit dans l'idéal, une démonstration complète pourrait être présentée avec le travail supplémentaire décrit dans la suite.

  • Les équipes des robots d'attaque et de défense fussionnent leurs robots pour en faire des compétiteurs complets.
  • Les équipes ayant travaillé sur les cages réalisent un terrain et implantent dans les robots la réception des buts marqués.
  • Les équipes des robots télécommandés organisent une compétition sur un terrain avec deux buts avec remontée automatique du score sur le dispositif de télécommande.

Notation

Noms Rapport Wiki Soutenance vidéo Total
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