IMA4 2016/2017 P48

De Wiki d'activités IMA
Révision datée du 13 février 2017 à 14:28 par Jsaison (discussion | contributions) (Choix techniques : matériel et logiciel)


Surveillance d'un robot mobile

Cahier des charges

Présentation générale du projet

Contexte

Un robot mobile est un système autonome utilisé dans le domaine du transport (véhicules autonomes) ou qui assure des tâches de maintenance (robots tracteurs, robots aspirateurs). Il peut également réaliser des tâches dans des milieux confinés, dangereux ou inaccessibles à l'homme (centrales nucléaires, fonds marins, espace, ...).
La robotique mobile autonome étant de plus en plus utilisée dans de nombreux milieux, elle remplit des missions d’importance variable. Dans le cadre d’applications qui ont une grande importance (telles que le transport de personnes par exemple), il est nécessaire de garantir la sécurité de ces systèmes pour assurer leur bon fonctionnement ainsi que la sécurité des personnes et des biens.
La surveillance consiste à détecter les erreurs de fonctionnement lors de l’utilisation du robot afin de les corriger ou de fonctionner si possible dans ce qu’on appellera un mode dégradé.

Objectif du projet

Renforcer la sécurité des robots mobiles (en l'occurrence Robotino). Pour cela, nous allons montrer l'existence de commandes qui peuvent rendre invisible les dysfonctionnements du robot.
En effet, pour détecter les défauts dans le système, on se base sur le modèle mathématique de bon fonctionnement qu'on compare directement avec le comportement en ligne du robot. Un écart entre ces deux comportements indique l'apparition d'un défaut.
Cependant, il existe des commandes qui ne permettent pas de voir cet écart. L'objectif de ce projet est de mettre en évidence ce comportement dangereux.

Choix techniques : matériel et logiciel

Une première entrevue avec l'encadrant nous a permis de mettre en place les choses suivantes :

Le robot qui servira à réaliser les tests est le Robotino :

  • diamètre du châssis: 350 mm
  • hauteur: 200 mm (sans caméra)
  • masse : 11 Kg
  • 3 moteurs avec un encoder par moteur
  • 3 Roues omnidirectionnelles ( diamètre: 80 mm )


Les logiciels qui seront utilisés :
- Matlab Simulink, toolbox (Matlab)
- Robotinoview

Calendrier prévisionnel

Liste des tâches à effectuer

  1. Prise en main des méthodes de discernabilité.
  2. Bibliographie.
  3. Prise en main de l’application Matlab pour la génération des commandes non discernables.
  4. Application des techniques de discernabilité pour la génération des commandes qui rendent les défauts indiscernables en utilisant le modèle linéaire du robot.
  5. Réalisation des tests en simulation avec Matlab.
  6. Réalisation des tests sur le robot.
  7. Utilisation du modèle non linéaire du robot.
  8. Création d’interface avec l’outil GUI de Matlab.


Feuille d'heures

Tâche Prélude Heures S1 Heures S2 Heures S3 Heures S4 Heures S5 Heures S6 Heures S7 Heures S8 Heures S9 Heures S10 Total

Définition cahier des charges

3h
Prise en main des méthodes de discernabilité 2h
Bibliographie 4h 2h
Prise en main de l’application Matlab pour la génération des commandes non discernables 4h 4h
Application des techniques de discernabilité pour la génération des commandes qui rendent les défauts indiscernables en utilisant le modèle linéaire du robot
Réalisation des tests en simulation avec Matlab
Réalisation des tests sur le robot
Utilisation du modèle non linéaire du robot
Création d’interface avec l’outil GUI de Matlab

Avancement du Projet

Prélude

Rencontres avec l'encadrant :

- Première entrevue le 15/12 (30 min): Présentation générale du sujet et du matériel à utiliser, mise en place du cahier des charges et de la liste des tâches à réaliser.
- Seconde entrevue le 10/01 (45 min): Présentation détaillée du sujet, découverte de la documentation technique à s'approprier.

Semaine 1

Réunion de présentation (avec l'encadrant):

- présentation du modèle linéaire du Robotino
- fourniture de la documentation concernant :

  • la caractérisation de la discernabilité des systèmes dynamiques
  • le modèle linéaire du Robotino (démonstration)
  • la mise en place d'un modèle non-linéaire du Robotino

Séance pratique :

Dans le but de réaliser des campagnes d'acquisition, il a fallu prendre en main le contrôle du robot. Grâce au logiciel RobotinoView, nous commandons ses moteurs dans le but de lui faire faire des déplacements de base :

Capt1 robotino.png


Robotino vu de dessus :
Capt3 rob.png

L'élément central du schéma de commande (omnidrive) permet de contrôler les moteurs de chacune des trois roues en fonction d'une consigne soumise en entrée de la manière suivante :
Capt2 rob.png

Par rapport à l'omnidrive, les vitesses en amont des trois moteurs sont les consignes alors que les vitesses en aval (ici récupérée par des capteurs pour être traitées) sont les vitesses réelles.


La partie 'horloge' en haut à gauche permet d'appliquer une commande pendant une durée limitée puis de la forcer à 0 pour arrêter les moteurs.

Les tests qui ont été réalisés sont :

  • un déplacement en ligne droite pendant une durée donnée
  • un déplacement selon les trois composantes x, y et Ω
  • acquisition des valeurs de consigne (vitesse selon les axes et vitesse théorique de chaque moteur), vitesse réelle et position (moteur).


Semaine 2

Le but est de réaliser différents mouvements en boucle un nombre donné de fois (ici 100). Pour cela, chacun des step 1 à 6 représentent un mouvement qui sera exécuté avant de passer au suivant et ainsi de suite jusqu'à ce que 'compt' arrive à 100 et que l'on sorte de la boucle pour terminer l'action.
Capt4 rob.png

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