Synchronize2012-1
Le but du Bureau d'Etude
A travers ce Bureau d'Etude, nous allons concevoir un robot patrouilleur semi-autonome, c'est-à-dire qu'il sera capable d’interagir avec son environnement en accumulant des données sur celui-ci (des images par exemple) sans une intervention humaine. Dans un premier temps, le robot devra remplir une fonction précise (suivi d'une ligne, d'un parcours RFID ...). Dans notre cas, il s'agira de concevoir un robot étant synchronisé en bluetooth avec un autre. Dans un second temps, le robot devra intégrer un certain nombre de fonctionnalités étudiées par les autres binômes. Une vidéo de présentation et de démonstration du robot finale clôturera ce projet.
Buts de la première partie :
/* Partie à expliciter et à préciser*/
- Concevoir un robot basique intégrant le capteur ultrason et le boîtier NXT.
- Le robot avance tout droit et s'arrête dès qu'il détecte un obstacle avec son sonar. Il effectue une rotation sur place et redémarre lorsqu'aucun objet n'est détecté.
- Les deux robots doivent communiquer par bluetooth pour mutuellement s'envoyer et recevoir des messages par rapport aux informations obtenues sur l’environnement pendant leur navigation.
- Dans le mode couplé, les robots avancent en même temps, mais si un obstacle est détecté par le sonar d'un des robots, le couple tourne dans la direction où aucun obstacle n'est détecté.
Buts de la seconde partie :
Le robot doit maintenant intégrer les fonctions suivantes :
- Suivi d'une ligne de couleur discontinue
- Capter une carte RFID et enregistrer et renvoyer sa valeur
- Indiquer sa position exacte avec l'outil boussole
- Se synchroniser avec d'autres robots et communiquer
- Circulation auto en évitant les obstacles ou pilotage via téléphone ou tablette.
Construction du Robot : WALL_E
Construction de la base du robot
Pour cette première séance, nous avons réalisé la base du robot : Nous avons suivi le montage proposé par la notice Lego Mindstorms, qui comporte 3 moteurs et le boitier NXT. Mais le 3ème moteur étant superflue, et étant le seul groupe a travailler sur les robots synchronisé, nous avons décidé de réaliser un robot plus basique en utilisant le moins de pièces Lego possibles pour pouvoir réaliser un 2ème robot identique.
Nous avons donc utilisé 2 moteurs reliés simplement par des barres Lego pour former un socle destiné à recevoir le boitier NXT comme on peut le voir sur la photo ci-contre. Par la suite, nous avons fixé les 4 roues, dont 2 sur les moteurs qui, lors de leur activation permettent au robot d'avancer, ainsi que le capteur infrarouge, nécessaire pour entreprendre la première partie, puisqu'il permet de détecter les obstacles. Une première version du robot ayant été réalisée, nous avons pu nous familiariser avec les fonctionnalités du robot grâce à la fonction "Try Me" intégrée dans le boitier NXT. Nous avons ainsi rencontré un premier problème : l'utilisation des roues n'était pas très adaptée, puisque lors des rotations et de l'avancée du robot, la conduite n'était pas très fluide. Nous avons donc opté pour les chenilles.
Nous avons ainsi obtenu la première version de WALL_E :
Modification de WALL_E
Suite à l'utilisation de notre robot, nous nous sommes rendu compte que le capteur à ultrasons était installé un peu trop haut par rapport aux obstacles présents dans la pièce, comme les pieds de chaises ou de tables par exemple. Nous avons donc effectuer plusieurs test pour trouver la bonne hauteur pour mettre en place le capteur. Entre temps, un autre groupe nous a rejoint sur le projet. Nous n'avons donc pas du construire un deuxième robot, puisque c'est le second groupe qui s'en est chargé.
C'est ainsi que sont nés WALL_E et EVE :
Première Partie
Mode Autonome
Après avoir pris connaissance et s'être familiarisés avec le logiciel de programmation Lego Mindstorm, nous avons débuté la programmation par la réalisation d'un premier programme qui permettra au robot d'avancer puis de s’arrêter s'il détecte un obstacle. Par la suite nous avons établit un programme un peu plus complet qui permet au robot de circuler tout en évitant les obstacles. On peut voir ci-contre le code du programme :
Ici, le principe est simple : Le robot commence à avancer puis on rentre dans une boucle vide qui tourne. S'il rencontre un obstacle, on sort de cette boucle, le robot s'arrête et commence à tourner. On rentre à nouveau dans une boucle vide : le robot va donc tourner jusqu'à ce qu'il ne détecte plus d'obstacle. Si c'est le cas, on sort de la boucle et le robot peut se remettre à avancer et ainsi de suite.
Voici une petite vidéo de démonstration : Vidéo évite obstacles
Même si le robot semble rapide, il existe un inconvénient : on voit que le robot favorise une direction, qui est la gauche. On voit en effet que le robot tourne en rond. Mais comme ce programme n'est pas d'une extrême importance, nous avons choisi d'ignorer cet inconvénient et de passer à la suite.
Mode Couplage
WALL_E et EVE étant prêts pour une programmation en couple, nos deux groupes ont travaillé ensemble pour la réalisation des programmes.
Mise en place de la connexion bluetooth
Notre premier essai consistait en la réalisation d'un programme qui permettait de faire avancer les deux robots et de les arrêter lorsque l'un des deux détectait un obstacle. Mais cet essai fut un échec. En effet, nous nous sommes précipités dans la programmation sans tester la connexion bluetooth et vérifier le couplage des deux boitier NXT.
Sur les conseils d'un encadrant, nous avons donc réalisé un programme basique juste pour tester la connexion bluetooth. Ce programme était le suivant :
WALL_E envoie un message bluetooth à EVE. Tant qu'EVE ne reçoit pas le message bluetooth, elle affiche :(. Au contraire si elle le reçoit, elle affiche un :).
Malheureusement, même ce programme basique ne fonctionnait pas. Après avoir passé un long moment à vérifier ou modifier le programme, nous avons eu une idée : changer le nom des deux robots (qui ne s'appelaient pas encore WALL_E et EVE à ce moment). Miracle ! Le programme fonctionna à merveille. La cause était toute simple : WALL_E se connectait à un autre boitier de la pièce qui portait exactement le même nom que celui d'EVE avant modification.
Test communication en mouvement
Dans un premier temps, sur la base de ce programme, qui mettait en évidence la bonne réception des messages bluetooth, nous avons réalisé un programme plus complexe qui était le suivant : EVE avance et lorsqu'il y a un obstacle devant WALL_E (notre main) celui-ci envoie un message bluetooth à EVE pour lui dire de s'arrêter et EVE s'arrête. Voici deux screens des programmes maître (WALL_E) et esclave (EVE):
Ici, chez WALL_E, on test en boucle les obstacles à l'aide du capteur ultrason. S'il y a un obstacle, il envoie un message texte "stop" à la connexion 1 (EVE) dans la boite 4.
Chez EVE, le robot démarre, il test en boucle s'il a reçu un message dans la boite 4. S'il en reçoit un, il s’arrête, sinon il continue.
Voici une petite vidéo du programme en action : Test stop par message bluetooth
Démarrage synchronisé
Suite au succès du test précédent, nous avons tenté de faire démarrer les robots simultanément. Cela à l'aide de message envoyés par bluetooth. Le principe était le suivant :
- Les bluetooth des deux robots s'allument, WALL_E lance la connexion à EVE.
- WALL_E envoie un message "start" à EVE par blutooth pour lui dire de partir.
- Si EVE reçoit le message, elle démarre et elle renvoie un message bluetooth "go" à WALL_E.
- Quand WALL_E reçoit le message "go" il démarre.
Ce principe correspondait en quelque sorte à un accusé de réception du coté de WALL_E. Malheureusement, ce programme ne fonctionnait pas à tous les coups. Il se pouvait que les robots démarrent en même temps, ou au contraire un peu en décalage, comme on peut le voir sur la vidéo suivante : Départ avec message bluetooth
La cause était peut être la perte de message, ou un temps de latence qui empêchait les messages d'arriver simultanément. Nous avons donc décidé de faire démarrer les robots quoi qu'il arrive, mais en laissant un certain temps (5 à 10 secondes) pour être sûr que les deux robots soient connectés par bluetooth.
Test START & STOP
Puis, dans un second temps, nous avons réalisé deux nouveaux programmes (un pour Wall_E, l'autre pour EVE). Le but de ce nouveau test était de mettre les deux robots en mouvements, puis lorsqu'il y avait un obstacle devant WALL_E alors les deux robots s’arrêtent, et lorsqu'il n'y a plus d'obstacle, les deux robots redémarrent. Voici en image les programmes de chacun des robots.
- Ici, le programme de WALL_E possède trois branches :
- 1e Dans une grande boucle, on passe dans une petite boucle vide qui permet au robot d'avancer tant qu'il n'y a pas d'obstacle. S'il y a un obstacle, on sort de la boucle puis on rentre dans la seconde petite boucle qui permet d'arrêter le robot et de lui faire envoyer le message bluetooth "stop" à EVE dans la boîte 1, et cela tant qu'il y a un obtacle. Lorsqu'il n'y en a plus, le robot redémarre et on revient au début de la grande boucle.
- 2e Le Bluetooth s'allume et il lance la connexion à EVE
- 3e Après 5 secondes le robot démarre
- Quant à EVE, elle possède deux branches :
- 1e Le Bluetooth s'allume (pour que WALL_E se connecte).
- 2e Après 5 secondes, on rentre dans une boucle infinie, puis une petite boucle : Tant que EVE n'a pas reçu le message bluetooth "stop" dans la boîte 1, elle avance, dès qu'elle le reçoit elle s'arrête et on repart au début de la boucle. Sauf qu'ici, comme il y a un obstacle et que WALL_E continue d'envoyer "stop", on ne rentre pas dans la petite boucle et EVE reste donc à l’arrêt. Quand il n'y a plus d'obstacle, WALL_E n'envoie plus de message, on rentre donc dans la petite boucle pour que EVE avance jusqu'au prochain message "stop".
