Arrex 2018 fs

Notre objectif dans ce projet est de réaliser un robot mobile capable de suivre une ligne. Sa particularité est qu'il sera commandé à l'aide d'un composant en logique programmable plutôt qu'un microcontrôleur.

Cahier des charges

Le robot sera construit sur la base d'un châssis ARREX (lien : http://www.arexx.nl/arexx.php?cmd=goto&cparam=p_robot_chassis). Ce châssis comporte :

- deux roues motrices et une roue folle. Chaque roue motrice est commandée par un moteur à courant continu (disposés lui aussi sur le châssis). Pour faire virer le robot, il faudra donc faire varier la vitesse d'une roue par rapport à l'autre,

- un support de piles destiné à recevoir les batteries qui apporteront l'énergie au robot

- un interrupteur permettant de mettre le robot sous tension

- des connecteurs qui permettent de véhiculer des signaux électriques entre les différents PCB (cartes électroniques)

Sur ce châssis, viendront se connecter deux cartes électroniques (PCB) :

- la "carte capteurs" qui recevra le(s) capteur(s) destinés à détecter la ligne à suivre,

- la "carte gestion" qui recevra le CPLD renfermant la logique de commande,

Votre travail durera sur le 2ème semestre et l'intersemestre dans le cadre des modules de "projet tuteuré" (2ème semestre) et du module d'Etudes et Réalisations (Intersemestre) . Il s'effectuera en groupe et consistera à :

- définir la structure des cartes "capteur" et "gestion" et la faire valider par votre tuteur,

- réaliser les cartes électroniques,

- assembler le robot,

- programmer le CPLD,

- effectuer les tests et valider le fonctionnement du robot.

Les tests feront l'objet d'un challenge qui aura lieu dans le hall de l'IUT le mardi 26 juin 2018.

Ce challenge proposera plusieurs épreuves destinées à évaluer la capacité des robots. Les épreuves seront les suivantes :

- un déplacement en ligne droite (sans suivre de ligne) avec arrêt du robot lors du franchissement d'une ligne d'arrivée,

- réalisation de deux tours du robot sur lui-même avec arrêt au franchissement d'une ligne,

- déplacement du robot sur un parcours déterminé à l'aide d'une télécommande,

- déplacement autonome du robot sur un parcours défini par une ligne (suiveur de ligne),

Votre projet va consister à réaliser un robot suiveur de ligne à partir d'une base de robot exitante

deux cartes distinctes :

• carte capteurs
• carte de gestion (ou de commande)

Présentation du système global

On dispose d'une voiture radiocommandée pour laquelle nous souhaitons remplacer la télécommande. Ceci impose automatiquement de remplacer la partie réception (sauf à faire du reverse ingeenering sur le protocole existant). Il y a ainsi une télécommande à concevoir complètement et une partie réception qui sera destinée à envoyer les ordres reçus à la partie puissance de la voiture.

Le système a concevoir doit permettre de réaliser les fonctions suivantes :

• Transmettre une consigne de vitesse
• Transmettre une consigne de direction
• Calibrer l'axe de direction : il faut qu'un zéro en direction fasse une ligne droite
• Assurer une sécurité de la voiture en cas de perte du signal de la télécommande
• Visualiser le niveau de charge de la voiture sur la télécommande à l'aide de trois leds de couleurs

La transmission sans fil utilisera des modules Xbee série 1, qu'il conviendra de configurer de façon adaptée.

Les cartes à réaliser s'articuleront autour du processeur attiny 841 et d'un module xbee.

Présentation de la télécommande

La partie émetteur sera alimentée complètement en 3,3V qui sera réalisée à partie d'une alimentation sur batterie constituée de 4 accumulateurs AA.

Prévoir le connecteur ISP pour la programmation du processeur

Présentation de la partie réception

La partie réception sera alimentée en deux tensions différentes :

• 3,3V obligatoire pour le module XBee
• 5V pour le microcontrôleur

Le 5V est tiré de la partie puissance mais le 3,3V devra être réalisé avec un régulateur adapté.

Prévoir le connecteur ISP pour la programmation du processeur. Vous utiliserez, comme Atmel le préconise, le connecteur ISP à 6 broches.

Étude et réalisation du projet Télécommande

Étude

Les études de chacune des fonctions se feront sur plaque à essais. Nous vous présentons l'ensemble des fonctions à réaliser à l'aide d'un schéma de principe.

• Les commandes manuelles seront réalisées à l'aide d'un joystick analogique :
  • un joystick sera utilisé de droite à gauche pour définir la direction de déplacement
  • un autre joystick sera utilisé d'avant en arrière pour choisir la vitesse de déplacement
• Une alimentation 3,3V est nécessaire pour le XBee et l'ATtiny841
• La partie centrale est un ATtiny841 qui sera alimenté en 3,3V
  • Il devra recevoir les informations du joystick et les envoyer au XBee
  • Il devra permettre la calibration de la direction à l'aide du joystick de direction et de la commande manuelle de validation
  • Il élaborera à partir de la tension batterie reçue un affichage sur 3 leds (signaux visuels sur le schéma)

Saisie schématique

Chaque étude validée sur plaque à essais sera aussitôt traduite en schématique. La réalisation du schéma se fera donc au fur et à mesure de l'avancement de la validation de vos fonctions.

N'oubliez pas de prévoir le connecteur pour le XBee qui a un pas très particulier.

En ce qui concerne l'ICSP, le forum Arduino indique qu'il faut prendre PA4/PA5/PA6 pour MISO/MOSI/SCK sur l'ATTiny841 (ATTENTION : il y a deux MISO/MOSI/SCK sur l'ATTiny841 !).

Routage et boards

Vous avez tout validé, le schéma est terminé, il faut respecter les règles de routage :

• pistes larges
• pistes espacées
• pistes courtes
• Via : 0.8 pour les trous et 1,25 pour le diamètre externe
• N'hésitez pas à ajouter du texte sur vos cartes. Le minimum et bien sûr BOT XXX et TOP XXX pour du double face avec XXX remplacé par votre nom.
• Les connecteurs aussi doivent être renseignés par du texte. Vous devez être capable de réutiliser votre carte dans 6 mois !

Réalisation du calque

Exports sous forme d'images :

1. fond en blanc : Options -> user interface -> layout
2. lancer ulp -> drill-aid vous propose Drill center diameter 0,3mm et c'est OK. Le remplissage se fait en couche 116 mais avec des hachures.
3. Choisir cette couche 116 puis change -> Fillstyle en plein
4. Choisir les couches Bottom (bleu) Pads vias et la 116
5. File -> export -> Image donner un nom et choisir 1200 DPI et monochrome
6. Idem pour Top (rouge) avec pads et vias (et éventuellement la 116)

Étude et réalisation du projet Réception

Étude

Les études de chacune des fonctions se feront sur plaque à essais. Nous vous présentons l'ensemble des fonctions à réaliser à l'aide d'un schéma de principe.

Composants utilisés

Nom	Type	Boîtier	Librairie Eagle	Référence eagle	Documentation	Fournisseur	Référence
CNY70	capteur IR		bt_avr		CNY70 datasheet	Farnell
MCP4017T	potentiomètre 100k	CMS	Digital_potenciometrs.lbr
ISP	barrette mâle sécable	traversant	con-lstb	MA03-2

Ressources

• Media:arexxCarteCapteurBase.sch
• Media:arexxCarteCapteurBase.brd