Cours:TPS 2103 tp miniqv2

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Éléments de correction 

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!Attention à bien poser le robot au sol lors de tout déplacement !!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Le µcontrôleur utilisé sur le robot miniQ v2 est un atmega32u4, avec une source d'horloge externe (Quartz) à 16MHz.

Débogage

Il est intéressant lors de la conception d'un programme d'avoir des informations sur le déroulement de celui-ci.

Une méthode simple est de disposer d'une liaison série, cependant :

  • la seule liaison est en USB, ce qui en complique l'utilisation
  • un fil sur un robot est peu pratique !

Nous utiliserons donc une information visuelle grâce à la led RGB. Vous utiliserez cette librairie disponible sur github dont les fichiers sont donnés ci-dessous :

[Développer]

Fichier : ws2812_config.h

[Développer]

Fichier : light_ws2812.h

[Développer]

Fichier : light_ws2812.c


Un exemple d'utilisation est donné ci-dessous : 

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include "light_ws2812.h"

struct cRGB led[1];

int main()
{
	  while(1)
	  {
	    led[0].r=10;led[0].g=00;led[0].b=0;
	    ws2812_setleds(led,1);
	    _delay_ms(500);
	    led[0].r=0;led[0].g=00;led[0].b=0;
	    ws2812_setleds(led,1);
	    _delay_ms(500);
	  }
}

Todo.jpg Créer les 3 fichiers précédents sur éclipse en respectant rigoureusement le nom des fichiers et en copiant le code ci dessus dans chacun ! 

Vous devez donc avoir 4 fichiers dans votre projet (les 3 pour la led + le fichier contenant votre "main"

Question.jpg Après avoir vérifié le fonctionnement, écrire différents programmes qui :

  • affichent successivement R puis V puis B en boucle
  • affichent un dégradé de rouge
  • affichent un dégradé de bleu

moteur !

Cette partie ayant été étudiée en TD, on partira du code suivant :

[Développer]

Base de programme

Question.jpg Utiliser ces fonctions pour que la trajectoire du robot soit un cercle

Question.jpg Comment parcourir le cercle dans le sens inverse ?

Question.jpg Comment faire varier le rayon du cercle ?

Les boutons

light tracking robot

MiniQ v2 CAN.png

2 capteurs de lumière sont positionnés sur le robot. Ce sont des LDR (résistances variant en fonction de l'intensité lumineuse) qui sont câblés en pont diviseur comme indiqué sur la figure ci-contre.

Les informations nécessaires à la lecture de ce capteur sont :

  • entrée analogique ADC0
  • valeur environ 400 si la lumière est dans l'axe
  • valeur diminue si elle est à gauche du robot ( sens de l'avancement du robot )
  • tension de référence du CAN : AVCC

Vous utiliserez l'un des 2 canevas ci-dessous, l'un utilisant les interruptions, l'autre non :

Avec interruption Par scrutation 
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>
 
void initMoteur();
inline ...
 
int16_t vt = xxxx;
int16_t wr = 0;
volatile int16_t n;
 
ISR(ADC_vect)
{
	n=ADC;
        ....
	//relancer une nouvelle conversion
}
 
int main()
{
	initMoteur();
        // mettre en route CAN

        // configurer CAN

        // autoriser interruption CAN et lancer une conversion
	while(1)
	{
	}
}

...

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>
 
void initMoteur();
inline ...
 
int16_t vt = xxxx;
int16_t wr = 0;
 

int main()
{
	initMoteur();
        // mettre en route CAN

        // configurer CAN

	while(1)
	{
             // lancer une conversion

             // attendre fin de conversion : le bit ADSC reste à 1 jusqu'à la fin de la conversion
             // donc : ne rien faire tant que le bit est à 1 (utiliser while et bit_is_set)

             // lire la valeur
	     int16_t n=ADC;
             ....
	}
}

...

Nous souhaitons faire un robot qui suit une source lumineuse. Pour cela, la vitesse des roues (plus exactement la vitesse de rotation du robot) doit dépendre de la valeur renvoyée par l'entrée analogique ADC0.

On aura donc :

  • vt : vitesse de translation (ex 20)
  • wr : vitesse de rotation
  • vitMoteurD = vt + wr
  • vitMoteurG = vt - wr
  • wr = f(ADC0)

Question.jpg Ecrire un programme permettant de réaliser ce comportement.

Bluebg.png
Aidesmall.png
À propos de cette image

Allons y progressivement


Il est difficile de réaliser un programme fonctionnel directement.

Il convient donc de procéder par étapes.

Commencez donc par changer la couleur de la led suivant la position de la lumière par rapport au robot, par exemple :

  • bleu à droite
  • rouge à gauche

Suivi de ligne

On souhaite maintenant programmer un robot suiveur de ligne, qui sera de couleur noire.

Principe

5 capteurs photoréflectifs sont disposés sur le robot tel que résumé dans le tableau ci-dessous.

Position du capteur extrême gauche gauche centre droite extrême droite
broche µc 36 37 38 39 40
entrée CAN ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC1

On peut considérer dans un premier temps que la valeur lue sur le CAN est :

  • inférieure à 300 sur du noir
  • supérieur à 300 pour le blanc

On décomposera la vitesse du robot de la même façon que précédemment :

  • vt : vitesse de translation, constante par ex 30
  • wr : vitesse de rotation, dépendra de la position du robot par rapport à la ligne
  • vitMoteurD = vt + wr
  • vitMoteurG = vt - wr

Position de la ligne

Le plus important est de trouver la position du robot par rapport à la ligne, que l'on notera pos.

Le principe est d'attribuer un poids à chaque capteur, d'autant plus grand que le capteur est excentré. Le signe donne le côté du capteur :

Position du capteur extrême gauche gauche centre droite extrême droite
poids du capteur 24 12 0 -12 -24

L'algorithme est le suivant :

  • initialiser pos à 0
  • initialiser nbCaptOnLine à 0
  • pour chaque capteur sur la ligne
    • incrémenter nbCaptOnLine
    • ajouter le poids du capteur à pos : pos <- pos + poids[numeroCapteur]
  • normaliser pos : pos <- pos / nbCaptOnLine


Exemples :

Position du capteur ex gauche gauche centre droite ex droite
poids du capteur 24 12 0 -12 -24
Valeur CAN 100 100 10 20 100
Capteur sur la ligne N N O O N 
pos = (0 + (-12))/2 = -6
Position du capteur ex gauche gauche centre droite ex droite
poids du capteur 24 12 0 -12 -24
Valeur CAN 100 15 10 20 100
Capteur sur la ligne N O O O N 
pos = (12 + 0 + (-12))/3 = 0
Position du capteur ex gauche gauche centre droite ex droite
poids du capteur 24 12 0 -12 -24
Valeur CAN 5 150 100 200 100
Capteur sur la ligne O N N N N 
pos = (24)/1 = 24


Vérification des capteurs

La première étape dans la conception du programme va consister à vérifier le Convertisseur Analogique Numérique, en utilisant la led.

On testera individuellement chaque capteur :

Question.jpg Écrire un programme qui allume la led si le capteur est au dessus de la ligne

Question.jpg Modifier ensuite le programme pour boucler sur le 5 capteurs :

  • lumière bleue avant de lancer les conversions
  • pour chaque capteur
    • allumer la led en rouge si présence ligne
    • allumer en vert pour indiquer qu'on passe au capteur suivant

Comment calibrer correctement les capteurs pour trouver les seuils

Ceci peut être réalisé par un simple programme Arduino qui nous permet de regarder les valeurs des capteurs par la liaison série : 

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int data[5];
  uint8_t i;
  // put your main code here, to run repeatedly:
  for (i=0;i<5;i++)
   {
    data[i]=analogRead(i);//store the value read from the sensors
    Serial.print(data[i]);Serial.print(" - ");
  }
  Serial.println();
  delay(500);
}


Un essai avec un Robot a donné les résultats suivants.

Position du capteur extrême gauche gauche centre droite extrême droite
broche µc 36 37 38 39 40
entrée CAN ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC1
entrée Arduino A0 A1 A2 A3 A4
BLANC 836 982 980 974 970
NOIR 210 390 338 305 305
Seuil 523 686 659 639 637

Position de la ligne

Il est temps maintenant de calculer la variable pos tel qu'indiqué ci-dessus.

Question.jpg Modifier la couleur de la led suivant la valeur de pos :

  • vert si pos = 0
  • rouge si pos>0
  • bleu si pos<0
  • éteindre la led si aucun capteur n'est sur la ligne.


Marche

Question.jpg Il ne reste qu'à modifier la vitesse angulaire du robot (wr) en fonction de la variable pos

Remarque : attention au signe, sinon la correction se fait dans le mauvais sens !

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