RobotAttaque2013-3

Introduction

Dans le cadre du bureau d'étude IMA, le projet qui nous a été confié consiste en la réalisation d'un robot capable de jouer au football à partir du kit Lego Mindstorms.

Projet

Le robot à réaliser doit être capable de :

• se diriger vers la balle qui diffuse des rayons infrarouges en utilisant un capteur infrarouge
• contrôler la balle
• propulser la balle vers le but

Réalisation du robot

Le châssis

Nous avons tenté de réaliser un châssis léger intégrant les composants(moteurs, capteurs, boîtier NXT) de manière optimale, tout en offrant un design novateur et élégant.

Le captage et la propulsion

Pour capter la balle, on utilise un grappin d'axe horizontal, actionné par un moteur indépendant, qui monte la balle sur un pan incliné à l'avant du robot.Le grappin aide ainsi a stocker la balle, la maintenant en haut de la pente. L'avantage de ce système est qu'il sert aussi de propulseur, il suffit lorsque la balle est stockée de relâcher brutalement le grappin pour que la balle roule d'elle même, avec une vitesse suffisante et une direction calculée.

Le déplacement

On a décidé d'utiliser un système de déplacement à deux roues, idéal pour tourner sur place. Le robot est en équilibre arrière et repose sur des barres plastique qui ont une texture lisse et ne frottent presque pas avec le sol. Chaque roue est contrôlée par un moteur indépendant.

Les capteurs

Le robot est équipé d'un capteur d'ultrasons, d'un capteur à infrarouge, d'un capteur tactile et d'un compass sensor. Nous avons rencontré quelques difficultés pour la mise en place des capteurs sur notre robot, notamment pour le capteur infrarouge qui avait certains angles obstrués par certaines parties du robot et provoquait des disfonctionnements.

Test des fonctionnalités de base

Le mouvement

Les premiers test que nous avons effectué concerne le déplacement du robot. Nous avons vérifié si il était capable de se déplacer en ligne droite, en courbe et de tourner sur lui même. Ce test avait également pour but de confirmer ou d'infirmer notre choix d'utiliser seulement deux roues pour notre déplacement. Ces test ont été positifs, le robot est stable et réactif; les deux roues sont très efficaces pour que le robot tourne sur lui-même.

Le grappin

Nous avons ensuite vérifié que notre grappin pouvait agripper la balle et la monter sur notre pan incliné correctement. Les simples branches du grappin, longues et légères par rapport à la balle manquaient de puissance pour effectuer son action de manière efficace. Nous avons alors décidé d'utiliser un engrenage pour décupler le couple du moteur et augmenter la puissance et la vitesse du grappin. Cette méthode a amélioré la fonctionnalité du grappin, et a confirmé notre choix.

Les capteurs

Le capteur infrarouge

Le capteur infrarouge sert à situer la balle afin de se déplacer vers elle. La balle est située de manière polaire, car le capteur détecte l'angle de la balle avec la normale ainsi que la puissance du signal perçu, proportionnel à la distance.

Il a donc fallu créer un programme qui pourrait lier directement l'angle perçu par le capteur infrarouge à la puissance des deux moteurs des roues. Après plusieurs test plus ou moins fructueux, nous nous sommes aperçus que cette fonctionnalité était directement implantée dans le logiciel lego mindstorm. Grâce à ce programme très simple, le robot est dors et déjà capable de suivre la balle de manière fiable.

Après plusieurs test, nous nous sommes rendus compte que le capteur infrarouge ne captait plus la balle sous certains angles, car le signal était obstrué par des parties du robot. Nous avons donc placé le capteur infra-rouge plus haut, résolvant le problème mais en créant un nouveau: lorsque la balle est aux pieds du robot, elle n'est pas détectée par le capteur. Il faudrait donc trouver un autre moyen de déterminer la distance avec la balle lorsqu'elle est trop proche pour être captée par le capteur infrarouge.

Nous avons d'abord essayé de contrôler le grappin avec la puissance infrarouge perçus, c'est à dire de fermer le grappin lorsque la balle est proche de l'avant du robot, mais cela manquait de précision et nous avons opté pour un capteur ultrasons pour cette fonctionnalité.

Le capteur tactile

On utilise un capteur tactile pour vérifier que le grappin est parvenu à capter la balle. Ce capteur est placé derrière le capteur ultrasons, un bon moyen de centrer les deux capteurs: Lorsque la balle est en haut de la pente, elle appuie sur le capteur ultrasons qui appuie lui-même sur le capteur tactile par glissement. Lorsque la balle est renvoyée le capteur tactile agit comme un ressort faisant revenir le capteur ultrasons à sa position d'origine. Ce système permet de faire savoir au robot si il a ou non capté correctement la balle: Si le capteur tactile est enfoncé, le robot lance alors sa phase de tir. Sinon, le programme se relancera au début.

Le capteur ultrasons

Le capteur ultrasons nous sert uniquement à fermer le grappin lorsque la balle est suffisamment proche, avec une grande fiabilité.