Binome2017-5
BE IMA Proie et Chasseur
Béchet Clémence / Gautreau Pierre
Sommaire
Re-Définition du Projet et Phase d'Idéation
Le Projet :
Le Bureau d’Etudes porte sur la réalisation de robots communicants sur le thème “Proies et Prédateurs”. Il s’agit alors de concevoir un robot capable de détecter les proies et de les chasser dans le cas d’un Robot Prédateur. Ou bien, dans le cas de la proie, de produire un robot capable de détecter les chasseurs et de les semer. La problématique du robot chasseur (“Comment optimiser la détection de l’objectif et comment atteindre l’objectif lorsqu’il est en mouvement ?” ) nous semblait plus intéressante et plus complexe dans le sens où chacun a son approche et stratégie de “Traque”.
Le noyau principal du projet est la conception d’un automate qui se meut dans son environnement. Il ne doit pas mettre en danger son environnement ou se mettre en danger lui même (Merci M. Asimov). Pour cela il doit être capable d’observer et de comprendre ce qui l’entoure. Le Deuxième point important concerne la détection de l’objectif. L’automate doit être capable de détecter son objectif et déterminer sa position par rapport à celui-ci. Il faut noter que dans le modèle naturel “Proie vs. Prédateur”, la traque se doit d’être méthodique et rapide. Il convient d’appliquer ces concepts dans la réalisation de notre robot.
Nos Choix :
À la pensée de prédateurs nous avons tout de suite pensé aux rapaces. Puis cela nous à amené à parler de Faucons. Étant tout deux de grands fans de Star Wars, nous avons tout de suite imaginé un Faucon Millenium. Il parait judicieux de concevoir le robot le plus rapide du groupe afin de faciliter la traque. Nous avons donc décider d’utiliser des moteurs continus contrôlés en tension. La programmation du robot nous parait importante, c’est pourquoi nous comptons passer plus de temps dessus à défaut de faire la carte électronique. Nous utiliserons donc un shield optimisé pour notre robot en complément d’une carte Arduino. Concernant la méthode de traque, nous souhaitons mettre au point une méthode de détection efficace. Nous avons considérer le système de vision de l’Homme et nous l’avons simplifié pour l’adapter à notre automate. Nous allons donc créer une tourelle rotative de détection. Elle sera composée de plusieurs détecteurs infra-rouge. Son mouvement sera indépendant de celui du châssis, ainsi nous réduisons les angles morts de détection. Concernant le châssis, il doit être léger et fonctionnel.
Élaboration du bouclier
Nous avons listé tous les composants que nous avons besoin de mettre en œuvre dans l'élaboration de notre robot. Nous avons donc pu préciser la disposition de ceux ci, afin de concevoir notre bouclier de manière optimale.
Nous avons réfléchi à la manière dont on voulait que notre robot chasseur détecte la lumière LED de la proie. Nous avons alors imaginé mettre une tourelle composée de 3 capteurs infrarouge. Ils seront tous les 3 séparés par des murs de cartons pour que l'on détermine nous même leur champ de détection. Nous pensons que si nous ne prenons qu'un seul capteur, la détection de la proie sera moins précise. En effet, les 3 capteurs ne vont pas détecter la proie au même moment donc cela nous permettra de dire avec précision où se trouve la proie. =
Nous avons finalisé le Schematic et le PCB de notre bouclier d'Arduino. Pour cela, nous avons réagencé la disposition des différents composants. Notamment, les câbles que nous avons du déplacer pour minimiser les erreurs liées à la proximité de 2 câbles. Cependant, nous avons du faire face à un problème majeur : certains câbles en chevauchaient d'autres. Nous avons donc opté pour des ponts que nous relirons avec des fils après impression du bouclier. Nous avons enfin rajouter 2 LED à notre bouclier qui serviront au débogage du robot.
Après avoir conçu le bouclier, nous sommes allés l'imprimer et nous avons ensuite souder des fils reliant les composants sur ce shield.
A la suite de cela, nous nous sommes répartis les tâches à effectuer : l'un s'occupait de coder l'Arduino tandis que l'autre devait concevoir le châssis du robot.
Élaboration du châssis
Concernant la conception de la forme du châssis, nous avons décidé de faire un Faucon Millénium, vaisseau de Star Wars© et nous nous sommes donc inspiré de sa forme. Nous avons aussi voulu faire 2 plaques de plexiglas reliées entre elles par des entretoises pour placer des éléments entre comme la batterie, ou l'électro-aiment.
Pour concevoir ce châssis, nous avons utilisé Inkscape, ce qui nous permettait de le réaliser à la découpe laser.
Ainsi après avoir créé la forme, nous avons du faire les trous : ceux qui allaient servir à relier les deux plaques entre elles, ceux qui allaient fixer l'Arduino ou encore ceux pour faire passer les fils d'une plaque à l'autre. Pour ceux de l'Arduino, nous avons utilisé Fritzing qui propose des modèles d'Arduino avec les emplacements précis de leur trous. Malheureusement, en découvrant l'impression, nous avons remarqué que les trous effectués n'étaient pas bien placés (sauf 2). Ce problème est lié au modèle que Fritzing nous a donné, nous pensions qu'il s'agissait du bon au vue de l'Arduino que nous avions choisi mais nous nous sommes trompés. Ainsi, pour palier à ce problème, nous sommes simplement allés au Fabricarium et nous avons percer des trous supplémentaires.
Ensuite, pour fixer la batterie qui se situe sur la plaque inférieure, nous avons imaginer un système avec 4 fixations placés en carrés. C'est-à-dire 3 entretoises fixes et une pièce en plexiglas que nous pouvons enlever facilement si nous voulons retirer la batterie. Nous également fixé les roues sur une 3ième petite plaque qui est reliée à la plaque inférieure pour soutenir les moteurs des roues. Nous avons fixé ces deux plaques à l'aide de 8 entretoises. Nous avons également mis une roue folle sur le devant du robot.
Nous avions aussi une spécificité sur notre robot/vaisseau : il s'agit d'une tourelle, placée sur le cerveau moteur, pour y mettre les 3 T-sop. Nous avons choisi d'en mettre 3 pour couvrir un large champs de vision mais également pour plus de facilité à repérer la proie. En effet, lorsqu'un T-sop détectera un signal mais que son voisin ne le détectera pas, cela nous donnera une position exacte de la proie. Nous avons donc du coder cette spécificité.
Code
Problèmes rencontrés durant le BE
- problème matériel
- Nous avons rencontré des problèmes pour la tourelle : en effet, comme stipulé précédemment, nous avons mis 3 Tsop sur cette dernière et donc nous avions 3x3 = 9 fils dessus. Il y a donc beaucoup de frottement dû aux fils. Nous pensons toujours que la tourelle est une bonne idée car grâce à elle, le robot peut ratisser un large champs et ainsi capter la proie plus aisément. Donc pour un prochain projet, nous pourrions créé une tourelle plus perfectionnée : lui attribuer peut être un diamètre plus important pour que l'on puisse intégrer les Tsop à l'intérieur même de la tourelle et faire passer les fils dans une fente placée sur la tourelle. Comme cela, les fils ne créerait pas de frottement avec le châssis et la tourelle tournerait plus facilement. De plus, sur le cerveau moteur, nous pouvons remarquer que la partie qui tourne à la forme d'un petit engrenage. Donc en créant la tourelle à l'imprimante 3D, nous aurions pu la dessiner avec un engrenage qui correspond à celui du cerveau moteur. Ainsi, nous aurions pu les emboîter et il n'y aurait eu aucun frottement. Cette opération doit être extrêmement précise, elle demande beaucoup de temps : repéré les dimensions que doit avoir l'engrenage, le dessiner et l'imprimer avec une imprimante 3D d'une très grande précision pour que les 2 engrenages s'emboîtent au mieux. Voilà comment nous aurions pu améliorer notre tourelle.
- Dernier petit problème rencontré (et petite anecdote notable) : pendant les vacances, nous avons voulu peaufiner notre robot et lorsque nous avons testé notre programme qui permet au robot de rouler, nous avons constaté qu'une seule roue tournait. Donc nous nous sommes intéressés au moteur de cette roue et en le touchant, un de ses fils s'est dessoudé. Nous avons donc été très embetés car nous n'avions pas d'appareil pour souder chez nous. Nous avons cherché un endroit près de chez nous, comme un fabricarium ou une entreprise où nous pourrions trouver ça. Et nous avons découvert, à Nanterre, un local de passionnés d'électronique et de mécanique qui nous ont très gentiment présenté leur 1000 m² de locaux et prêté leur appareil de soudure. Nous avons été très impressionné des machines qu'ils ont acquit durant toutes ces années car tout ce qui est là-bas est de la récupération. Le lien web de ce hackerspace : [1]
Axes d'amélioration
- Nous aurions pu améliorer le câblage : en effet, du fait que sa grande taille, le robot possède de nombreux fils un peu partout. À notre avis, le nombre de fils ne peut pas être réduit car nous avons mis seulement le nécessaire. En revanche, ce qui peut être réduit est la taille de ceux-ci. Nous aurions pu faire notre robot plus petit et donc les fils auraient été plus courts. Mais nous avons choisi de le faire si grand car tout d'abord nous voulions un prédateur qui en jette, qui écrase toutes les proies (et également car notre shield était d'une taille importante donc nous voulions faire quelque chose d'assez aéré).
- Peut être sur un prochain projet nous pourrions aussi faire notre propre carte pour supprimer l'interface entre Arduino et le shield. En effet, cela réduira la place occupée car nous aurions plus qu'un élément au lieu de deux. Cela réduira également des erreurs liés à l'interface entre les 2 composants.
Ce que ce BE nous a apporté
Clémence : Pour ma part, je n'avais aucune compétence en électronique ou en informatique avant de commencer ce BE. Mais j'ai voulu faire ce BE plutôt qu'un autre car je le trouvais vraiment intéressant : concevoir un robot de A à Z et justement acquérir un maximum de connaissances en électronique et en informatique, qui me serviront forcément dans ma vie future professionnelle. Ceci étant, même si je voulais beaucoup apprendre dans ces domaines, j'ai un attrait depuis longtemps pour la mécanique. Je me suis ainsi donné la mission de faire toute la partie mécanique de ce BE c'est-à-dire toute la conception du châssis du robot allant de ses contours en définissant la forme qu'aura la robot à la disposition de chaque élément sur ce châssis et donc prévoir un emplacement précis pour chaque pièce. Les débuts dans ce BE étaient un peu rudes pour moi parce que j'avais l'impression que tout le monde parlait chinois autour de moi. J'ai du donc apprendre plein de vocabulaire, mais cela était beaucoup moins dur que ce que j'imaginais ! Enfin, évidement c'est mon partenaire, Pierre qui s'est occupé du codage car je n'aurais pas pu apprendre à coder intégralement en quelques semaines mais j'ai pu vraiment comprendre la logique et m'y familiariser. Donc je ne regrette absolument pas d'avoir fait ce BE plutôt que celui de mécanique par exemple, car je suis vraiment sortie de ma zone de confort et cela m'a fait découvrir un autre domaine que je ne connaissais quasiment pas. C'est exactement ce que j'attendais de ce Bureau d'Etudes !
