Robot autonome pour cartographie

Cahier des charges

Présentation générale

Contexte

De nos jours, la localisation indoor est devenu un enjeu important. Se localiser précisément à l'intérieur d'un bâtiment n'est pas une tâche facile et répond à de nombreuses applications relevant du domaine de la santé, afin de mesurer l'exposition à certaines ondes par exemple, ou encore du militaire.

Objectifs

Notre projet a pour but de développer un robot pouvant établir une cartographie électromagnétique d'un signal Wifi à l'intérieur d'un bâtiment. Cela permettra par la suite à un utilisateur de pouvoir se localiser en comparant le signal qu'il reçoit avec celui établit dans la base de données de la cartographie.

Description du projet

La cartographie Wifi d'un bâtiment n'est pas fixe puisqu'elle dépend des modifications apportées en terme d'ajout, de retrait ou de déplacement de bornes wifi mais également du mobilier ou de tous les systèmes pouvant interférer avec le signal, il faut ainsi pouvoir concevoir un robot parfaitement autonome, que ce soit énergétiquement mais également du point de vue de son déplacement et de la récupération des données.

Ainsi, le robot devra être capable de se déplacer librement dans son environnement tout en détectant et contournant les obstacles qui se présenteront à lui. A chacune de ses positions, le robot devra faire des relevés d'intensité du signal Wifi reçu (RSSI), ce qui permettra ensuite d'établir une carte 3D.

La position du robot devant être connue à chaque instant, un calibrage régulier grâce à une lecture de tags se devra donc d'être implantée.

La partie mécanique du robot ne relève pas de notre projet. Celle ci est en cours d'étude par des élèves de CM5. Nous devons alors entrer en contact avec eux afin de faire correspondre leurs objectifs avec les nôtres.

Matériels utilisés

(à définir plus précisément par le futur)

Pour notre projet, nous utiliserons le matériel suivant :

• Une platine mécanique dotée de capteurs.
  
• Un capteur ultrason pour la détection des obstacles.
  
• Un servomoteur pour faire pivoter le sonar.
  
• Une carte Arduino pour le contrôle des moteurs et capteurs.
  
• Une Raspberry et des clés wifi pour récupérer les mesures RSSI, gérer ces données, et faire la reconnaissance des tags visuels.
  
• Une liaison série (entre la raspberry et l'arduino) pour la communication (gestion des ordres et des données).
  
• Une batterie pour gérer l'alimentation des différents composants et aussi des moteurs.
  
• Des puces drivers de moteurs pour les piloter.
  

Planning prévisionnel

Semaine 1-2: Recherches bibliographiques et élaboration du cahier des charges.
Semaine 2-3:
Semaine 3-4:
Semaine 4-5:
Semaine 5-6:
Semaine 6-7:
Semaine 7-8:
Semaine 8-9:
Semaine 9-10:
Semaine 10-11: Réalisation de la vidéo.

Avancement du projet

Semaine 1-2

• Rencontre avec les élèves de CM5 travaillant sur la partie mécanique du robot et Alexandre Boé. Nous avons pris connaissance de l'architecture mécanique du robot, ainsi que des différents moteurs permettant sa mise en mouvement. Le projet des élèves de CM5 repose sur un robot pouvant monter des escaliers. Ainsi, le robot est pourvu de chenilles d'une taille permettant au robot d'être stable sur 3 marches d'escalier et également d'un bras mobile lui permettant de se hisser sur la première marche.

Établissement de la liste précise de matériels

• Utilisation de 3 clés wifi que l'on disposera le long d'un bras vertical, ce qui permettra de relever 3 mesures de signal RSSI à chaque position du robot.
  

• Calibrage régulière de la position du robot grâce à la caméra de la raspberry. Le principe reposera sur la détection d'une image ou forme par la caméra et l'asservissement ensuite du robot concernant sa position et la direction à prendre.
  

• Capteur ultrason disposé sur un servomoteur pour la détection d'obstacle. Ainsi, la détection d'obstacle pourra se faire suivant toutes les directions par rapport au robot. Pilotage du servomoteur grâce à l'Arduino.
  

Semaine 2-3

• Choix d'une fourche optique pour l'asservissement du robot. On disposera une roue libre associée à une roue crantée sur le robot. Les impulsions fournies par la fourche optique permettront de connaître et d'asservir les différents moteurs via l'Arduino.
  

• Choix des pilotes de moteurs en fonction du dimensionnement des différents moteurs. Il nous faudra par la suite réaliser des PCB en suivant la schématique de la figure suivante. Commande des différentes résistances et condensateurs.

Liste définitive de matérielle

Matériel	Quantité requise	Quantité disponible	A commander	Commentaires
Arduino UNO	1	1	0
Raspberry Pi 2	1	1	0
Carte SD	1	1	0
Clé Wifi	3	3	0
Capteur Ultrason	1	0	1	GoTronic : [1]
Servomoteur	1	0	1	GoTronic : [2]
Pilote de moteur	5	0	5	Mouser : [3]
Résistance 270 Ohm	10	0	10	Mouser : [4]
Condensateur 100 uF	5	0	5	Magasin Polytech
Condensateur 100 nF	5	0	5	Magasin Polytech
Condensateur 33 nF	5	0	5	Magasin Polytech
Condensateur 1 uF	5	0	5	Magasin Polytech
Câble USB 2m	2	0	2	GoTronic : [5]
Fourche optique	2	0	2	GoTronic : [6]

Semaine 3-4

Architecture matérielle finale

• Début de programmation de la carte Arduino pour le pilotage des différents moteurs en fonction de détection de présence sur Arduino IDE.

• Utilisation de la bibliothèque OpenCV pour le traitement d'image sur la raspeberry et du module de la caméra Picamera.