Robot - Concours Vierzon GEII 2014

Introduction

Dans le cadre de notre projet d’Étude et Réalisation de deuxième année de GEII, et en vue du concours de robotique des IUT GEII se déroulant à Vierzon le 00/00/00, nous avons pour objectif de réaliser un robot autonome. Autrement dit, concevoir un robot totalement indépendant devant partir d'une zone A vers une zone B tout en évitant les obstacles parsemés sur le terrain, avec pour mission de percé un ballon à l'arrivé.

Le site officiel du concours est disponible à l'adresse suivante : http://www.gesi.asso.fr/coupe_robotique_des_iut/images/2014/reglement_Vierzon_2014_V002.pdf

Une étude menée par PECORARO Arnaud et DEMYTTENAERE Justin, étudiants en 2ème année de GEII à l'Institut Universitaire de Troyes.

Synthèse Règlement

Le règlement officielle est disponible à l'adresse suivante : http://www.gesi.asso.fr/coupe_robotique_des_iut/

Règles générales

La compétition se déroulera à Vierzon et opposera 4 robots différents. L'objectif est de traverser le terrain pour rallier la base d'arrivée, située en diagonale du point de départ et ce dans un temps imparti de 90 secondes. Le terrain comprend de multiples obstacles à la position variable entre les différentes parties que le robot doit éviter.

Le départ des robots se fait par le retrait d'un connecteur Jack et l'arrivée est matérialisée par l' arrêt complet puis l'explosion du ballon transporté par le robot. Les robots sont totalement autonomes, et peuvent uniquement s'aider d'une balise présente dans la zone d'arrivée pour se guider.

Un nombre de point est attribué en fonction des performances de chaque concurrent. Les collisions sont à éviter entre les concurrents et les obstacles ne doivent pas être altérés ou déplacés. La rencontre se composera d'une présentation orale, d'une phase d'homologation et d'une phase de qualification à l'issue de laquelle commenceront les phases d'élimination.

Caractéristiques du robot

Dimensions du robot

• Le kit mécanique imposé par le comité d’organisation doit être obligatoirement utilisé :
  • 1 Châssis (support métallique en U),
  • 2 Moteurs DC,
  • 2 Roues,
  • 4 Engrenages,
  • 1 Batterie 12V 1.2Ah au plomb gélifié (pouvant être remplacé à l’identique).
• La batterie est obligatoirement utilisée pour la partie motorisation. Alimentation totalement libre pour la partie commande, « ordinateur ».
• Un connecteur jack 3.5 doit être prévu afin de pouvoir y accueillir sa prise qui au top départ sera déconnecté par un étudiant pour que le robot s’élance.
• Design libre, mais doit respecter les dimensions imposées (coque plastique blanc non obligatoire):
  • Le gabarit du robot de doit pas excéder 30 cm x 30 cm de largeur x 40 cm.
  • Un tube vertical doit être équipé sur le robot et dont l’extrémité haute est située entre 30 et 31 cm du sol.
  • Le ballon mesurera au moins 10 cm de diamètre lorsqu’il sera donné. Il doit être accroché dans les 5 derniers centimètres du tube vertical et doit donc disposé d’un système d’accrochage.
• Une balise peut être disposé dans le coin d’arrivé. Celle-ci ne doit pas excéder un cube de 20cm de côtés. Une prise de 240V est mise à disposition.
• Les dispositifs actifs (ondes etc.) doivent être totalement inoffensifs et respecter la règlementation française.

Caractéristiques du terrain

Terrain 2014

• Carré de dimension totale 9m X 9m, la piste mesurant 8m x 8m
• Revêtement moquette bleu
• Éclairage important, environ égale à 3000 lux ( !!!!!! MAIS A QUELLE DISTANCE !!!!!! )
• Obstacles :
  • Ils sont au nombre de 15, leur position évolue selon les parties. Disposition simpliste au départ. Difficulté d'évitement croissante.
  • Dimensions maximum : 15 cm x 20 cm x 40 cm
  • Toujours répartis de façon symétriques
  • Leur couleur est unie, mais peut varier selon les obstacles !
• Les zones de départs et d'arrivées
  • Quart de disque de blanc
  • Dimension : 70 cm au minimum

Conception de notre Robot

Choix des composants

Carte Mère

Notre choix s'est porté vers la plateforme Arduino pour contrôler notre robot. En effet, cette dernière, architecturée autour d'un

microcontrôlleur ATMega.

Elle offre une gestion des entrées sorties relativement aisée et se programme facilement à l'aide d'un IDE simple, mais très efficace. De plus, il existe de nombreuses bibliothèques déjà écrites, notamment pour les écrans, les shields moteurs, l'ethernet, le wifi ...

Cependant, il existe une dizaine de cartes arduino avec des caractéristiques variables : type de microcontrôlleur ATMega, nombre d'entrées/sorties, modules ethernet intégrés...

Pour ce projet, nous avons hésité entre la cate UNO ( en rev3 ) et la carte Mega. Nos principaux critères de choix étant le nombre de ports, et le prix.

Comparatif

Plateforme	Microcontrôlleur	E/S (An/Digi)	Prix
Uno (rev3)	ATMega328	6 / 14	19,8€
Mega2560 (rev3)	ATMega2560	16 / 54	40,5 €

Au final, bien qu'elle dispose de moins d'entrées/sorties nous avons opté pour la carte UNO sachant qu'il nous est possible de multiplier les entrées sorties notamment avec des multiplexeurs de type 74HC595.

Alimentation

Partie Commande

• Solutions proposées:
  • Batterie 12V 1.2Ah au plomb gélifié. Utiliser la même que celle pour la partie motorisation forcément présente (avantage moins de poids).
  • Ajouter une autre batterie.
• Solution retenue.

Partie Motorisation

• Solution retenue: Batterie 12V 1.2Ah au plomb gélifié (imposé).

Moteurs

• Solution retenue: 2 Moteurs DC (imposé).

Ces moteurs à courant continue ont l'avantage de pouvoir êtres facilement raccordables à une batterie, facilement contrôlables en vitesse et en sens de rotations grâce à un petit dispositif supplémentaire.

Capteurs moteurs

Les deux moteurs utilisés étant à courant continu, il nous est impossible de connaître l'angle de rotation, la position exacte du rotor contrairement à des moteurs pas à pas ou servomoteurs. C'est pour cette raison qu'il nous est nécessaire d'ajouter des détecteurs de rotation, afin de pouvoir éviter les obstacles au mieux.

• Solutions proposées:
  • Capteurs à fourches + roues codeuses (Principe d'une LED et d'un photo-transistor avec une route dentée qui coupe le faisceau de la LED).
• Solution retenue.

Commande moteurs

Le sens (et la vitesse) de rotation des moteurs devant pouvoir être contrôlés, il nous est nécessaires de créer une carte pour gérer ces fonctions.

• Solutions proposées:
  • Pont en H.
  • Shield contrôle moteurs DC.
  • L298+porte logique+diode (p145).
• Solution retenue : carde ardumoto qui regroupe les caractéristiques souhaitées : Ardumoto - Motor Driver Shield.

Capteur obstacles

• Solutions proposées:

Matériels	Avantages	Inconvénients
Capteurs Infrarouges	Texte de la cellule	Distance de 5 à 80cm en réfraction
Capteurs à Ultrasons	Distance de 1 à quelques mètres	Texte de la cellule

• Solution retenue.

Capteur arrivée

Le robot devant être totalement arrêté et en entièrement dans la zone d'arrivée pour pouvoir percer le ballon, il nous est donc nécessaire d'ajouter au minimum un capteur au dessous du robot qui détecte la zone blanche.

• Solutions proposées:
  • Photocoupleur.
  • LED + photo-transistor.
• Solution retenue.

Perçage Ballon

• Solutions proposées:
  • Déchargement d'un condensateur qui mit en court-circuit provoque une étincelle.
  • Levage d'une pointe grâce à un servomoteur.
• Solution retenue:

Balise

• Solutions proposées:
  • Envoie de code par IR.
  • Émissions ultrasons.
• Solution retenue:

Justin pec (discussion) 18 octobre 2013 à 02:49 (CEST)