Robots mobiles

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Présentation

Le but est de concevoir un robot capable de se déplacer dans un environnement hostile (avec des obstacles). Le robot doit pouvoir être contrôlé à distance par une interface web, l'utilisateur pouvant visualiser l'environnement grâce à une webcam. L'utilisateur ne pouvant pas toujours voir les obstacles à temps ou hors champ de la caméra, c'est au robot de refuser les ordres le faisant entrer en collision avec un obstacle.

Préparation du projet

Matériel requis

un premier châssis motorisé (disponible en E304 actuellement puis en E306 à terme) :
- moteurs contrôlés par un micro-contrôleur de type Arduino ;
- sonar et capteur de couleur géré par le micro-contrôleur ;
un second châssis motorisé (disponible en salle après l'interruption pédagogique):
- moteurs contrôlés par Phidgets USB ;
- capteurs contrôlés par une carte Altium ;
capteurs pour le premier châssis; détecteur de couleurs (à votre charge, commandé) ;
capteurs pour le second châssis; détecteur d'obstacle, détecteur de couleurs (à votre charge) ;
carte FoxBoard pour implanter l'algorithme du robot (disponible);
petit matériel divers :
- connecteur pour le sonar (disponible);
- vis (précisez);
plateforme Altium.

Commentaires des encadrants sur le matériel

Vous devez vous même donner les références des capteurs à installer sur les châssis. Pour le premier châssis, il est clair que vous devez trouver un capteur de couleurs prévu pour Arduino. Pour le second châssis, il faut trouver des capteurs adaptés à la plateforme Altium. Dans les deux cas le coût doit être ajusté. Le capteur de couleur pour le premier chassis a été commandé. Pour la fixation des détecteur la bande adhésive ne peut être qu'une solution à court terme. Donnez les caractéristiques des pièces nécessaires pour une fixation propre.

Commentaires des élèves sur le matériel

Pour le premier chassis nous avons trouvé le capteur DFRobot Grayscale Sensor ( pour plus d'informations [1] ). Ce dernier est compatible avec l'Arduino. Recherche d'un fournisseur français pour le capteur indiqué précédemment : [2]

Avancement du projet

Objectifs suggérés par les encadrants

Le premier châssis comporte des LEDs bleues pour des raisons esthétiques, une des ces LEDs est défaillante, résoudre le problème avec le liquide conducteur (attention toute manipulation approximative peut détruire l'électronique du châssis). FAIT
Installer et gérer le sonar sur le premier châssis, le montage du sonar sur un servo peut être un plus. FAIT
Sélectionner, acheter, installer et gérer le capteur de couleurs du premier châssis.

Realisations concrètes

Châssis 1 (arduino)
- Réparation de la LED
- Montage définitif du sonar sur un servomoteur fixé à l'avant du châssis
- Implantation du code final pour la détection d'obstacles et correction de trajectoires
- Fixation de la foxboard à l'arrière du châssis
- Système Débian installé sur la fox
- Alimentation de la fox par des batteries
- Configuration de l'accès au réseau par wifi (Dongle Wifi)
- Gestion du robot par liaison série à l'aide de la fox
- interface web pour la gestion du robot (Marche/arrêt, commande ...)
- Commande du robot via l'interface web

Châssis 2 (Phidgets)

- Montage du capteur Ultrason su le robot
- Montage du servoMoteur sur le robot
- Montage du servoControleur sur le robot
- Test des fonctions exemples récupérées sur Phidgets
- Développement du programme de gestion du robot sur tutur08
  - commande autonome
- Montage de la foxboard g20 sur le robot
- Installation de la bibliothèque des phidgets
- copie des fonctions de gestion du robot sur la foxboard
- développement du programme de commande du robot par une page web
  - commande web
- Compilation du noyau de la foxboard pour installer le driver I²C
- Test du capteur de couleur Avago avec l'Arduino
- Montage du capteur de couleur sur le robot
- développement du programme de lecture des données du capteur de couleur par l'arduino et envoi par liaison série à la foxboard
- développement du programme de suivi de ligne du robot
- Configuration de l'accès au réseau par wifi
- Test de la webcam sur la foxboard

1e séance

Prise en main du premier chassis (Arduino) et réparation
La LED(8) a été réparée avec succès, à l'aide du liquide conducteur
Capteur Ultrason
- Methode de cablage sur l'arduino: http://www.robot-electronics.co.uk/htm/arduino_examples.htm#SRF05%20Ultrasonic%20Ranger
- Fixation sur le chassis + cablage à l'arduino(solution provisoire)

2e séance

Objectif
- Prise en main du premier châssis et réalisation d'un programme test pour la commande des moteurs

Travail réalisé
- Implantation du programme pour les moteurs
- Correction d'une défaillance observée par rapport aux chenilles (ne tourne pas à la même vitesse)

3e séance

Objectif
- Prise en main du second châssis
- Prise en main du protocole de communication zigBee
- Commande du servomoteur par la carte Arduino sur le premier châssis
- Détection d'obstacles et déviation
Travail réalisé
- Premier chassis
  - Commande du servomoteur
  - Détection d'obstacles par le châssis
- Second chassis
  - Prise en main du second chassis à l'aide d'exemples recuperés sur le site phidgets.com [3]
  - Test du chassis avec une fonction moteur-simple.c qui permet de gérer la vitesse du chassis.
  - Test du capteur de distance avec la fonction InterfaceKit-simple.c qui permet de gérer la distance à laquelle se trouve un objet. Ce capteur sera utile pour éviter les obstacles.
  - Capteur de couleur pour le second chassis [4]

4e séance

Objectif :
- Commander le robot en mettant en place un programme pour gerer le capteur de distance et la motricité du deuxième chassis.
- Finaliser le programme de gestion du premier chassis.
Travail réalisé
- Premier châssis
  - Finalisation du code pour la détection d'obstables
- Second châssis
  - Création d 'un programme permettant d’arrêter le robot si le capteur un obstacle a moins de 100 cm du capteur.
  - Création d'un répertoire test avec les fonction interface-kit.c Moteur-simple.c de phidget.com et une fonction test.c
  - Fichier test.h et Makefile pour la compilation.
  - Fonction test.c contient de thread permettant de gérer le capteur de distance et la motricité des roues.
  - Test de la fonction test.c : compilation correcte mais résultat décevant en fin de séance!

5e séance

Objectifs
- Amélioration du programme pour la détection obstacle sur le châssis 1
- Montage d'un plexiglas sur le châssis 1 pour accueillir la foxboard

Travail réalisé
- Premier châssis
  - Correction du bug sur le contournement d'obstacles
  - Perçage et fixation du plexiglas sur le châssis (par l'aide de l'enseignant)
  - Montage de la foxboard sur le plexiglas à l'aide de lego et de la colle
  - Ordre sur les câbles de connexion grâce à des colliers
- Deuxième châssis
  - Gestion de l'avancée du robot et du capteur de distance réussie .
  - Programmes test.c, interfaceKit-simple.c et MotorControl-simple.c ( programmation bi-threads : thread moteur et thread capteur).
  - Élaboration de l’architecture technique du robot.
  - Emplacement du servomoteur qui gère la rotation du capteur de distance.
  - Emplacement du contrôleur du servomoteur.

Difficultés rencontrées

Deuxième châssis : le programme IR-simple.c qui gere les capteurs infrarouge a un problème ( Solution en cours !)

6e séance

Objectifs
- Démarrer la foxboard avec le système Debian
Travail réalisé
- Premier châssis
  - Téléchargement du système 'lego' sur la foxboard
  - Initialisation de la liaison série pour la communication avec arduino
  - Recherche d'un emplacement sous le châssis pour installer le capteur de couleur
- Second châssis

- - Installation du servo moteur et controlleur de servo.
  - Test de la fonction Servo-simple.c
  - Implatation d'un thread pour gérer le capteur.
  - Programmation des méthodes: rotation droite, rotation gauche, avancer et recul.

Difficultés rencontrées

Deuxième châssis : le servomoteur ne tourne pas ( Solution en cours !).

7e séance

Objectifs
- Installer le capteur de couleur sur le châssis 1
- Écrire un programme pour tester le capteur de couleur
- Correction du programme de gestion de la liaison série sur la foxboard
Travail effectué
- Premier châssis
  - Test de la liaison série: le robot ne reçoit pas correctement les ordres (bug à corriger dans le programme)
  - Le capteur de couleur ne différencie pas correctement les niveaux de gris: l'ampoule peut être défectueuse
- Deuxième châssis
  - Test du programme: le robot évite les obstacles devant lui et continue sa trajectoire.
  - Mise en ordre des différentes fonctions de gestion du robot dans un fichier test.c
  - Test le long d 'un parcours du robot.

8e et 9e séance

Objectifs
- Installer le capteur de couleur sur le châssis 2 : lego
- Écrire un programme pour tester le capteur de couleur
- Écrire le foxboard pour la gestion de la liaison série
Travail réalisé
- Premier châssis
  - Utilisation de l'adaptateur pour se connecter en wifi
  - Paramétrage du site web pour la commande du robot
- Second châssis
  - Utilisation du capteur de couleur de lego mindstorms
  - Probleme avec le driver i2c de la foxboard G20

10e 11e et 12e séance

Objectifs
- Test supplémentaire sur le capteur de couleur (châssis 1)
- Mise en place des fonctions nécessaires pour la communication par le site web (châssis 1)
Travail réalisé
- Premier châssis
  - Le capteur de couleur ne fonctionne pas en cas de faible éclairement (à changer)
  - Ajout des différentes fonctions nécessaires à la commande du robot par le web
- Second châssis
  - Compilation du noyau de la foxboard ayant les drivers i2c
  - Test des fonctions examples au niveau de la foxboard

13e séance

Objectifs
- Développement de l'interface de commande par le site web (châssis 1)
- Test d'envoi de commande par l'interface web (châssis 1)
Travail réalisé
- Premier châssis
  - Développement des fonctions associées à la liaison série
  - Le robot est maintenant commandé par l'interface web
- Second châssis
  - Programme de gestion du robot par un utilisateur
  - Demarrage de la configuration de l'interface web

14e séance

Objectifs
- Conception de l'algorithme pour le suivi de trajectoire (châssis 1)
- Réalisation d'un test sur le grand circuit (châssis 1)
Travail réalisé
- Châssis 1
  - Démarrage et arrêt du robot par l'interface web (fichier configure.php et conduire.php)
- Châssis 2
  - Configuration de l'interface web
  - Programme de lecture des commandes de l'interface web
  - Test de la webcam sur la foxboard
    - - Installation de motion sur la foxboard

15e séance

Objectifs
- Réaliser le support pour le capteur de couleur (châssis 1)
- Câbler le capteur de couleur suivant le schéma requis (châssis 1)
- Test d'un programme exemple sur l'arduino (châssis 1)

Travail réalisé
- Châssis 1
  - Support pour le capteur de couleur
  - Test d'un programme exemple
- Châssis 2
  - Commande du robot par interface web
  - Mise en place d'un programme de choix du mode de gestion du robot
  - Configuration de l'interface wifi du robot

Résultats

Nous sommes arrivés à concevoir des robots fonctionnels, notamment pour la présentation video. Le robot basé sur un micro contrôleur Arduino est opérationnel et prêt à répondre à vos ordres via son interface Web. Pour le suivi de ligne, le fonctionnement dépendra fortement de l'environnement dans lequel vous vous trouvé (peu de luminosité ...). Le C-control RP5 est quant à lui pret pour fonctionner en mode autonome et à etre commandé par une interface web, le mode suivi de ligne a été testé mais n'est pas tres convaincant la correction de la ligne ne se fait pas en temps réel !