Contrôle de bras robotique, 2011/2012, TD3

Bilan des séances

Séance 1 (20/04/2012)

Durant cette séance, nous avons tout d'abord déterminé le sujet, nous avons choisi le sujet se rapportant au Contrôle de bras robotique. Notre première tâche fut de s'approprier le sujet en comprenant le rôle de chaque sous-système (foxboard,nanoboard...).

Une fois le sujet assimilé, nous avons décidé d'entreprendre dans un premier temps l’élaboration de l'interface web.

Nous avons pour cela divisé la tâche en deux dans un souci d'efficacité :

• un membre du binôme travailla sur la compréhension du démon, sa compilation et la gestion de l’envoi des commandes au robot
• tandis que le second membre travailla sur la conception de l'interface web en HTML et CSS en local.

Dans un premier temps, nous avons réalisé ceci entièrement en HTML, CSS et PHP. Cependant l'enseignant nous fit remarqué que les requête PHP réactualisé entièrement la page, il nous a donc encouragé à utiliser du Javascript pour une meilleure conformité du Web 2.0. Ainsi, une fonction Javascript permet d'appeler une page PHP dont le code envoi la commande par protocole UDP au robot.

Nous avons ensuite fusionné nos deux travaux afin d'obtenir l'interface web visible ci-dessous :

La position des boutons n'est bien sûr qu'une formalité

L'interface fonctionne correctement, il nous reste encore à gérer l'affichage des données provenant du bras robotisé.

Séance 2 (11/05/2012)

Durant cette séance, nous avons dans un premier temps travaillé ensemble sur la partie électronique. Après avoir mené une réflexion commune et déterminé la solution à adopter en ce qui concerne les schémas électroniques, nous avons scindé notre binôme en 2 : l'un continua la réalisation de la partie électronique pendant que l'autre continua la partie informatique.

Partie électronique

En électronique nous avons décidé de créer un montage comportant un PWM ainsi que des registres formant un compteur. Ceci sera simulé par une NanoBoard.

• 7 broches seront utilisées pour afficher via des leds la valeur du compteur. (HB3, 5, 7, 9, 11, 13)

On simule via un "configurable IO" ces leds.

• 1 broche (HA3) sort du PWM (qui fournit un signal en créneau). Nous allons, via une partie analogique placée sur une plaque LabTec, intégrer ce signal grâce à un filtre passe-bas.

• On choisira une fréquence d'horloge du compteur (5KHz) beaucoup plus grande que la fréquence du PWM (5MHz)

La partie analogique est composée de:

• 1 capacité de 100nF
• 2 résistances de 820 Ohms et 300 KOhms

La sonde de poids à une résistance quasi infinie à vide. Par contre sa résistance diminue en fonction du poids situé au-dessus d'elle.

A la sortie du filtre est placé un AOP qui permet de comparer 2 valeurs (montage comparateur) ceci nous permettant de signaler la présence d'un objet. Lorsqu'il y a un objet celui-ci renvoie la valeur "1" (ici 0.5V pour la nanoboard) permettant de réinitialiser les compteurs et de détecter l'objet.

Il nous reste à faire:

• Déterminer les valeurs des résistances et capacité pour détecter l'objet.
• Prendre en compte sur la nanoboard la détection et donc la réinitialisation.

Partie informatique

La partie concernant la commande du bras étant fini, il reste à réaliser l'affichage des données des différents capteurs.

Après une discussion avec l'enseignant, il a été décidé que la meilleure des solutions était que la page web envois un signal sur le port série, puis lorsque l'arduino détecte ce signal, il envoie à son tour les données des capteurs sur le port série.

Afin de programmer l'Arduino, il a fallu tout d'abord se renseigner quant au matériel utilisé :

• L'arduino est un arduino mega 2560
• Les accéléromètres sont des sparkfun ADXL335
• La boussole est un sparkfun HMC6352

Une fois ces informations récupérées, le membre du binôme en charge de la partie informatique chercha des programmes basiques récupérant les valeurs de ces différents capteurs. Deux programmes furent trouvés, l'un envoyant les données des accéléromètres sur le port série et un autre envoyant la valeur de la boussole également sur le port série. Il a alors fallu fusionner les deux programmes ainsi que les adapter à notre projet :

• Le code fut largement élagué, avec la suppression de données inutile dans notre cas.
• Les variables contenant les données ont été "rétrécies" par des décalages à droite, afin de faciliter leurs transmissions sur le port série. Ainsi chaque variable tient sur un octet.
• L’envoi des données a été conditionné à la réception d'un signal sur le port série, concrètement il s'agit d'un octet de n'importe qu'elle valeur.

Il reste à modifier la page web afin qu'elle puisse récupérer les données depuis le port série.

Séance 3 (21/05/2012)

Comme précédemment, nous nous sommes divisé en deux pour travailler sur la partie informatique et électronique en même temps

Partie électronique

Durant cette séance nous avons créer matériellement la partie analogique. Le tout fonctionne correctement, il reste à régler un problème sur la Nanoboard qui affiche le poids de l'objet de manière infini.

Le circuit analogique suit le shema suivant :

Schema du circuit analogique

Les valeurs finales des composants sont :

• Résistance pour la diode : 340 Ohms
• Résistance du filtre : 300 KOhms
• Résistance suivant le capteur : 320 Ohms
• Résistance du filtre : 820 Ohms

• Capacité du filtre : 100nF

 

Partie informatique

Vue de l'interface finale

Afin que la page web communique avec l'arduino via le port série, l'utilisation du démon du port série s'avère nécessaire. Nous avons donc compilé le démon série puis l'avons testé.

Ensuite, pour que la page web envoie un signal puis réceptionne les 4 octets correspondants aux 4 valeurs des capteurs, ce script PHP a été adapté (recuperationData.php).

Plus concrètement, la solution mise en œuvre consiste à mettre à jour une 'div' invisible dans la page web, contenant les 4 données spécifiées par des 'id' afin de faciliter leur accès. Cette 'div' est mise à jour avec la fonction Ajax.Updater de la bibliothèque JS Prototype :

new Ajax.Updater('sensorData',
'recuperationData.php', {
method:'post'});  // la div 'sensorData' est mise à jour par les données écrite par recuperationData.php

Par la suite, différente fonctions ré-écrivent ces valeurs à leurs emplacements respectif dans la page web.

Afin d'avoir quelque chose de plus visuel et pour donner davantage de significations à ces valeurs, il a été ajouté une boussole ainsi que 3 jauges. Les jauges ont été paramétrées individuellement pour visualisé directement l'avancement de la course de chaque segments. Ces éléments visuel sont animé par modification de leurs propriété CSS via JavaScript.

Tout ceci est effectué toute les 500ms grâce à la fonction suivante :

setInterval(function() {
  updateData();
}, 500);

Cependant, nous pouvons remarqué que les données renvoyées par les capteurs ne sont pas toujours fiables : en effet le champ magnétique engendré par les moteurs peuvent erroné les mesures. Ceci est particulièrement visible lorsque le bout du bras se trouve à proximité de la boussole.

Par ailleurs, la mise à jour de certains éléments engendre des bugs d'affichage sur Iceweasel.

 

En fin de séance, nous avons commencé l'installation sur la Foxboard. Cependant nous nous sommes heurté à plusieurs problèmes dont certains persistes. Il faut en effet réussir à installer les bibliothèques utilisées par les démons pour pouvoir les compiler. Il faut également configurer les paramètres d'accès aux fichiers afin que les images de la pages web puissent s'afficher.

Conclusion

 L'adresse de la Foxboard est http://179.26.79.9/

organigramme de conclusion :