RobotTondeuse

Présentation du projet

Site Marchand

Objectif

Le projet consiste à fabriquer un robot tondeuse capable d'éviter les obstacles grâce à des capteurs de distance et faire tourner un moteur brushless désignant la lame de la tondeuse.

Tâches individuelles

• Arel RAKO :

   * capteur VL53L1X
     - programmé et connecté le capteur

   * moteur brushless 
     - programmé, connecté, fait les soudures nécessaires pour le connecteur de la batterie

   * interrupteur
     - programmé en PULL UP pour faire tourner le moteur au niveau haut et l'arrêter au niveau bas

   * plaque pastillée
     - toutes les soudures de la plaque, qui seront détaillés un peu plus tard

Découpage fonctionnel

Travail à réaliser

Objectif

L'objectif sera bien évidemment de terminer le projet de sorte qu'il réponde au cahier des charges décrit précédemment.

Pour ce faire, il conviendra de :

- rechercher des solutions à partir du schéma fonctionnel fourni ( schéma électronique et composants )
- dimensionner les composants utilisés
- tester les différents blocs fonctionnels
- programmer les composants
- valider le fonctionnement

Choix des composants

- 3 capteurs de distance VL53L1X
- 1 arduino uno
- 1 shield avec drivers
- 1 gyroscope MPU9250
- 1 batterie 12.8V
- 1 abaisseur de tension LM2596
- 1 moteur brushless
- 1 interrupteur
- 2 moteurs MDP (moteurs des roues)

Explications

• les capteurs de distance

   * connectés en I2C via les ports SCL et SDA de l'arduino 
   * alimentés en 5V via le pin VIN, ils possèdent un régulateur qui transforme le 5V en 2.8V (sortie VDD)
   * placés au côté gauche, droit et au milieu du robot pour avoir un plus grand champ de vision 
   * détails de fonctionnement: 
 
     - si le capteur à gauche détecte un obstacle à moins de 20cm, le robot tourne à droite 
     - si le capteur à droite détecte un obstacle à moins de 20cm, le robot tourne à gauche 
     - si le capteur du milieu détecte un obstacle à moins de 20cm, le robot s'arrête et fait demi-tour vers la droite 

• le gyroscope

   * connecté en I2C comme les capteurs de distance
   * alimenté en 5V comme les capteurs de distance 
   * prend la valeur de 100 angles et fait leur moyenne pour plus de précision

• moteur brushless

   * connecté à un pin PWM de l'arduino pour pouvoir le piloter
   * alimenté directement via la batterie car nécessite 12V 
   * sur le rotor on a mis du scotch pour modéliser la lame

• interrupteur

   * connecté en PULL-UP à un pin quelconque de l'arduino 	
   * alimenté en 5V
   * s'il envoie 1, le moteur brushless commence à tourner, s'il envoie 0, le moteur s'arrête Attention! Prévoir 5 secondes pour l'arrêt du moteur 

• abaisseur de tension

   * transforme le 12V de la batterie en 5V pour alimenter les capteurs

• plaque pastillée

   * constituée de 6 parties:
     - le 12V pour alimenter l'arduino, on y branche aussi le connecteur AMASS du moteur brushless et l'abaisseur de tension
     - le 5V où sont connectés tous les capteurs, le gyroscope et l'interrupteur
     - SCL où est connecté le pin SCL des capteurs et du gyroscope au pin SCL de l'arduino
     - SDA où est connecté le pin SDA des capteurs et du gyroscope au pin SDA de l'arduino
     - masse du 12V 
     - masse du 5V

• moteurs MDP

Programmation

• programmation des capteurs de distance

Code_distance #include <Wire.h> #include <VL53L1X.h> VL53L1X sensor; VL53L1X sensor2; VL53L1X sensor3; //USE_I2C_2V8K; void setup() { pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); digitalWrite(4, LOW); // Initialisation I2C delay(500); Wire.begin(); Wire.beginTransmission(0x29); Serial.begin (9600); digitalWrite(3,HIGH); delay(150); sensor2.init(); Serial.println("01"); delay(100); sensor2.setAddress(0x33); Serial.println("02"); digitalWrite(4,HIGH); delay(150); sensor3.init(); Serial.println("03"); delay(100); sensor3.setAddress(0x35); Serial.println("04"); digitalWrite(2, HIGH); delay(150); Serial.println("09"); sensor.init(); Serial.println("10"); delay(100); sensor.setDistanceMode(VL53L1X::Long); sensor.setMeasurementTimingBudget(50000); sensor.startContinuous(50); sensor.setTimeout(100); sensor2.setDistanceMode(VL53L1X::Long); sensor2.setMeasurementTimingBudget(50000); sensor2.startContinuous(50); sensor2.setTimeout(100); sensor3.setDistanceMode(VL53L1X::Long); sensor3.setMeasurementTimingBudget(50000); sensor3.startContinuous(50); sensor3.setTimeout(100); delay(150); Serial.println("addresses set"); Serial.println ("I2C scanner. Scanning ..."); byte count = 0; for (byte i = 1; i < 120; i++) { Wire.beginTransmission (i); if (Wire.endTransmission () == 0) { Serial.print ("Found address: "); Serial.print (i, DEC); Serial.print (" (0x"); Serial.print (i, HEX); Serial.println (")"); count++; delay (1); } // end of good response } // end of for loop Serial.println ("Done."); Serial.print ("Found "); Serial.print (count, DEC); Serial.println (" device(s)."); } void loop() { Serial.print("Sensor1: "); Serial.print(sensor.read()); if (sensor.timeoutOccurred()) { Serial.print(" TIMEOUT"); } Serial.println(); delay(500); Serial.print("Sensor2: "); Serial.print(sensor2.read()); if (sensor2.timeoutOccurred()) { Serial.print(" TIMEOUT"); } Serial.println(); delay(500); Serial.print("Sensor3: "); Serial.print(sensor3.read()); if (sensor3.timeoutOccurred()) { Serial.print(" TIMEOUT"); } Serial.println(); delay(500); } programmation moteur brushless avec l'interrupteur Code_brushless const int escPin = 3; int a= digitalRead(13); void setup() { //Init Serial USB Serial.begin(9600); Serial.println(F("Initialize System")); //Init ESC pinMode(escPin, OUTPUT); } void loop() { a= digitalRead(13); Serial.println(a); if(a<1) { Serial.println(a); }else { Serial.println(a); digitalWrite(escPin, HIGH); delayMicroseconds(1350); digitalWrite(escPin, LOW); delay(20); } } programmation gyroscope Code_gyro #include "MPU9250.h" MPU9250 IMU(Wire,0x68); int status; double moyenne; double moyenneFinal; int i; double angle(){ double Module_magnetic; double angle; double Xmagnetic; double Ymagnetic; double Zmagnetic; IMU.readSensor(); Xmagnetic = IMU.getMagX_uT(); Ymagnetic = IMU.getMagY_uT(); Zmagnetic = IMU.getMagZ_uT(); Module_magnetic = Xmagnetic * Xmagnetic + Ymagnetic * Ymagnetic + Zmagnetic * Zmagnetic; Module_magnetic = sqrt(Module_magnetic); angle= atan2(Ymagnetic,Xmagnetic) * (180 / 3.14159265); // angle en degres if (angle<0) {angle=angle+360;} return angle; } void setup() { Serial.begin(115200); while(!Serial) {} // début de la communication IMU status = IMU.begin(); if (status < 0) { Serial.println("IMU initialization unsuccessful"); Serial.println("Check IMU wiring or try cycling power"); Serial.print("Status: "); Serial.println(status); while(1) {} } // setting the accelerometer full scale range to +/-8G IMU.setAccelRange(MPU9250::ACCEL_RANGE_8G); // setting the gyroscope full scale range to +/-500 deg/s IMU.setGyroRange(MPU9250::GYRO_RANGE_500DPS); // setting DLPF bandwidth to 20 Hz IMU.setDlpfBandwidth(MPU9250::DLPF_BANDWIDTH_20HZ); // setting SRD to 19 for a 50 Hz update rate IMU.setSrd(19); } void loop() { //Module du champ Serial.print(" "); Serial.print("Angle "); //en degres Serial.println(angle()); moyenne = 0; for (i=0; i<100; i++) { moyenne = moyenne + angle(); delay(10); } moyenneFinal = moyenne/100; Serial.print("Moyenne : "); Serial.println(moyenneFinal); Serial.print("AccelX : "); Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("AccelY : "); Serial.print(IMU.getAccelY_mss(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("AccelZ : "); Serial.print(IMU.getAccelZ_mss(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("GyroX : "); Serial.print(IMU.getGyroX_rads(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("GyroY : "); Serial.print(IMU.getGyroY_rads(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("GyroZ : "); Serial.print(IMU.getGyroZ_rads(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("MagX : "); Serial.print(IMU.getMagX_uT(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("MagY: "); Serial.print(IMU.getMagY_uT(),6); Serial.print("\t"); Serial.print("MagZ : "); Serial.print(IMU.getMagZ_uT(),6); Serial.print("\n"); Serial.print("Temp : "); Serial.println(IMU.getTemperature_C(),6); delay(1000); } Code général Code_tondeuse #include <Arduino.h> #include <Moteurs.h> #include <Wire.h> #include <VL53L1X.h> #include "MPU9250.h" int E1 = 5; // Moteur droite int M1 = 4; int E2 = 6; // Moteur gauche int M2 = 7; int escPin = 5; // Pin de contrôle moteur simulation lame int a = digitalRead(12); VL53L1X sensor; VL53L1X sensor2; VL53L1X sensor3; MPU9250 IMU(Wire,0x68); int status; void setupLaser(); void setupLame(); void runLame(); void setupMoteurs(); double readGyro(); void setupGyro(); double angle(); void Moteurs(); void setup() { Serial.begin(115200); Wire.begin(); Wire.setClock(400000); setupGyro(); setupLaser(); setupMoteurs(); //setupLame(); } void loop(){ runLame(); Serial.print(" Distance 1 : "); Serial.print(sensor.read()); Serial.print(" - Distance 2 : "); Serial.print(sensor2.read()); Serial.print(" - Distance 3 : "); Serial.print(sensor3.read()); Serial.print("\tEtat: "); Serial.print(VL53L1X::rangeStatusToString(sensor.ranging_data.range_status)); Serial.print(" Angle : "); Serial.println(angle()); runLame(); if((sensor3.read())<=150) //capteur 3 est à droite { digitalWrite(M1,HIGH); //tourner à gauche digitalWrite(M2,HIGH); analogWrite(E1, 180); analogWrite(E2, 150); delay(300); }else { digitalWrite(M1,HIGH); // marche avant digitalWrite(M2,LOW); analogWrite(E1, 150); analogWrite(E2, 170); delay(30); } runLame(); if((sensor2.read())<=200) //capteur 2 est devant milieu { digitalWrite(M1,LOW); // reculer à gauche digitalWrite(M2,HIGH); analogWrite(E1, 100); analogWrite(E2, 200); delay(1000); digitalWrite(M1,LOW); // arrêt digitalWrite(M2,HIGH); analogWrite(E1, 0); analogWrite(E2, 0); delay(1000); digitalWrite(M1,HIGH); //marche avant digitalWrite(M2,LOW); analogWrite(E1, 150); analogWrite(E2, 170); delay(30); }else { digitalWrite(M1,HIGH); //marche avant digitalWrite(M2,LOW); analogWrite(E1, 150); analogWrite(E2, 170); delay(30); } runLame(); if((sensor.read())<=150) //capteur 1 est à gauche { digitalWrite(M1,LOW); // tourner à droite digitalWrite(M2,LOW); analogWrite(E1, 150); analogWrite(E2, 150); delay(300); }else { digitalWrite(M1,HIGH); // marche avant digitalWrite(M2,LOW); analogWrite(E1, 150); analogWrite(E2, 170); delay(30); } runLame(); } double angle(){ double angle; double Xmagnetic; double Ymagnetic; IMU.readSensor(); Xmagnetic = IMU.getMagX_uT(); Ymagnetic = IMU.getMagY_uT(); angle= atan2(Ymagnetic,Xmagnetic) * (180 / 3.14159265); // angle en degres if (angle<0) {angle=angle+360;} return angle; } void setupGyro(){ Serial.println("Initialisation du Gyroscop..."); status = IMU.begin(); if (status < 0) { Serial.println("IMU initialization unsuccessful"); Serial.println("Check IMU wiring or try cycling power"); Serial.print("Etat: "); Serial.println(status); Serial.println("Problème avec le Gyroscop"); } // setting the accelerometer full scale range to +/-8G IMU.setAccelRange(MPU9250::ACCEL_RANGE_8G); // setting the gyroscope full scale range to +/-500 deg/s IMU.setGyroRange(MPU9250::GYRO_RANGE_500DPS); // setting DLPF bandwidth to 20 Hz IMU.setDlpfBandwidth(MPU9250::DLPF_BANDWIDTH_20HZ); // setting SRD to 19 for a 50 Hz update rate IMU.setSrd(19); Serial.println("Gyroscope opérationnel"); } double readGyro(){ double moyenne; double moyenneFinal; moyenne = 0; for (int j =0; j<100; j++) { moyenne = moyenne + angle(); delay(10); } moyenneFinal = moyenne/100; return moyenneFinal; } void setupLaser(){ pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); digitalWrite(8, LOW); // initialise I2C delay(500); Wire.begin(); Wire.beginTransmission(0x29); digitalWrite(3,HIGH); delay(150); sensor2.init(); Serial.println("01"); delay(100); sensor2.setAddress(0x33); Serial.println("02"); digitalWrite(8,HIGH); delay(150); sensor3.init(); Serial.println("03"); delay(100); sensor3.setAddress(0x35); Serial.println("04"); digitalWrite(2, HIGH); delay(150); Serial.println("09"); sensor.init(); Serial.println("10"); delay(100); sensor.setDistanceMode(VL53L1X::Long); sensor.setMeasurementTimingBudget(50000); sensor.startContinuous(50); sensor.setTimeout(100); sensor2.setDistanceMode(VL53L1X::Long); sensor2.setMeasurementTimingBudget(50000); sensor2.startContinuous(50); sensor2.setTimeout(100); sensor3.setDistanceMode(VL53L1X::Long); sensor3.setMeasurementTimingBudget(50000); sensor3.startContinuous(50); sensor3.setTimeout(100); delay(150); Serial.println("addresses set"); Serial.println ("I2C scanner. Scanning ..."); byte count = 0; for (byte i = 1; i < 120; i++) { Wire.beginTransmission (i); if (Wire.endTransmission () == 0) { Serial.print ("Found address: "); Serial.print (i, DEC); Serial.print (" (0x"); Serial.print (i, HEX); Serial.println (")"); count++; delay (1); } } Serial.println ("Done."); Serial.print ("Found "); Serial.print (count, DEC); Serial.println (" device(s)."); } void setupMoteurs(){ Serial.println("Initialisation des moteurs..."); pinMode(M1, OUTPUT); pinMode(M2, OUTPUT); pinMode(E1, OUTPUT); pinMode(E2, OUTPUT); Serial.println("Moteurs opérationnels"); } void runLame(){ pinMode (5, OUTPUT); pinMode (12, INPUT); a= digitalRead(12); if(a<1){ Serial.println(a); } else { Serial.println(a); digitalWrite(escPin, HIGH); delayMicroseconds(1350); digitalWrite(escPin, LOW); delay(20); } } void Moteurs() { //mode marche avant (m1 high m2 low) //mode marche arrière (m1 low m2 high) //tourner à gauche (m1 high m2 high) //tourner à droite (m1 low m2 low) digitalWrite(M1,LOW); digitalWrite(M2,HIGH); analogWrite(E1, 255); analogWrite(E2, 255); delay(30); } // End of file Vidéos Vidéo de démonstration