[Projet] Petit robot autonome

[aurelienbis]

Bonjour,

Je démarre ce sujet afin de vous présenter un petit robot que j'ai créé.
Afin d'éviter tout malentendu, considérez que ce robot n'a aucune utilité pour le moment.
Il s'agit d'un jouet auquel on pourra rajouter des fonctions par la suite afin de le rendre utile. Mais j'y reviendrai plus tard.

C'est un robot qui reste assez facile à concevoir, à programmer et à fabriquer. Idéal donc pour débuter dans la robotique.
Il reste assez abordable (coût inférieur à 200 euros). Je détaillerai la liste des composants et choses à acheter au fur et à mesure.
Je donnerai également des liens vers des tutoriels si vous débutez depuis zéro.
Conception, mécanique, électrique, électronique et informatique sont à l'ordre du jour.

Bien entendu, rien ne vous oblige à copier ce que j'ai fait, vous pourrez tout à fait personnaliser votre robot afin qu'il s'adapte à un environnement ou qu'il ait une fonction particulère.
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[aurelienbis]

Bien, voyons voir ce robot qui ne sert à rien :
Il n'a rien de réellement impressionant au premier abord, mais :
Il est autonome, se déplace en intérieur comme en extérieur, sur tous les sols où des roues peuvent passer, évite les obstacles.
Il choisit seul sa trajectoire.



Bon, j'ai un peu menti :
Il n'est pas 100% autonome puisqu'il ne va pas se recharger tout seul.
Il ne choisit pas non plus une trajectoire, puisque sa trajectoire se résume à éviter les obstacles.

Je ne lui ai pas mis de carter pour le moment, ce qui n'est pas très important.
Les roues que vous voyez à l'avant, de travers, servent à amortir les chocs. (oui, il y a plus joli je sais. mais vous ferez quelque chose de joli chez vous !)

[aurelienbis]

Commençons par la conception :

Que faut-il pour faire de la conception ?

Le plus important : Une idée et de l'imagination. Comme vous le voyez, je suis très fort dans ce domaine puisque j'ai fait un robot tout carré et tout moche.

Pour ceux qui savent déjà ce qu'ils veulent faire, tant mieux. Sinon, imaginez que le robot que vous venez de voir servira de base à votre futur robot aspirateur qui va envahir le marché de la robotique.

Allez, un peu de lecture pour vous mettre l'eau à la bouche :
http://www.futura-sciences.com/fr/do...900/c3/221/p1/

C'est bon, vous avez votre idée ? Plus ou moins ? Bon, de toute façon elle évoluera. Passons à la suite.

Ce qu'il faut ensuite, c'est matérialiser l'idée. Cékicékoiça ? En clair, on dessine en 3D le futur robot.
Pour ceux qui sont déjà familiers avec la modélisation, il existe catia, solid edge, solid work et d'autres.
Je vous propose un logiciel gratuit pour le moment, qui ne nécessite pas un monstre de course pour tourner : Solid Edge.
http://www.cao-solid-edge.com/index....categorised/11
Il y a déjà pas mal de tutoriels inclus dans le logiciel, mais vous en trouverez également sur internet.

Grâce à la modélisation, vous pourrez connaître les pièces dont vous aurez besoin, leurs dimensions exactes et vérifier que tout fonctionne comme vous le pensiez.
Ce premier modèle n'est pas définitif, on oublie souvent des choses. Il servira de base pour la suite.

Voici une image de mon idée en cours de modélisation :

[aurelienbis]

Cela ne ressemble pas à ce que j'ai fait au final, mais je vous l'ai dit il y a toujours des changements par rapport à ce que l'on imagine au départ (à moins d'être super balèze).

Je ne peux pas vous en apprendre plus que ça sur la conception, tout dépend de ce que vous voulez faire et la vitesse avec laquelle vous apprenez à manipuler solid edge. Pour vous donner un ordre d'idée, moi qui savais déjà m'en servir, j'ai mis quelques heures pour faire la conception.

[A voir en vidéo sur Futura]

[aurelienbis]

Continuons avec la fabrication

Avant toute chose, ce que vous devez savoir : La colle et le scotch sont les armes ultimes du bricoleur.
Plus sérieusement, il faut un peu plus de matériel qu'à l'étape précédente. Si vous n'êtes pas équipés il va falloir le faire.
Pour mon robot, je me suis servi d'une perceuse, scie sauteuse, marteau, tournevis et vis, et du bois... Bref, les outils de base et la matière première.

La plupart des choses peuvent se récupérer, sinon il faudra l'acheter.
Pour le bois par exemple, si vous n'avez pas de vieux meubles que vous pouvez récupérer à la déchetterie d'à coté, brico dépot, castorama et compagnie vendent des plaques. Et il y a même des lots de grosses chutes pour pas cher parfois.

Pour ceux qui voudraient quelque chose en métal, il va falloir trouver les machines outils et la matière première. Bref, pas facile si il n'y en a pas dans votre école ou entreprise.

Enfin, la solution alternative et abordable, ce sont les profilés. Une scie à métaux, une perceuse, des clés Allen... Pas besoin de grand chose pour fabriquer un robot avec ceci.
Le robot que je fais pour la coupe de France de robotique est en profilés :



Vous pouvez vous en procurer sur internet.
http://shop.hpceurope.com/an/produit...0ho%20%20using
Il faut aussi acheter les équerres pour les assembler entre eux. Enfin naviguez un peu sur leur site, HPC a beaucoup de références. (pas uniquement en profilés : engrenages, courroies etc)
Je peux aussi vous conseiller tecnic-achat (http://www.technic-achat.com/index.cfm) qui nous a livré très rapidement.

Un des aspects à ne pas négliger est la récupération : Les roues de mon robot proviennent de voiture téléguidée que j'ai volé à mon petit frère, les moteurs également, pour l'autre robot ce sont des moteurs de perceuses, beaucoup plus puissants.
Il est possible de tout acheter à l'unité mais acheter un système existant déjà et le modifier permet parfois de gagner du temps et de l'argent.

Bricoleurs du Dimanche, à vos marteaux !

[aurelienbis]

Et ainsi naquit l'électronique

Je ne fais pas forcément les choses dans l'ordre, puisqu'il faut savoir comment fonctionnera le programme avant de penser à l'électronique.

Tout ce que vous devez savoir pour le moment, c'est que notre carte électronique commandera des entrées et des sorties. C'est à dire qu'elle pourra soit envoyer un ordre, un message, ou en recevoir.

Il existe deux types de messages, les digitaux : En binaire (ou BOOL pour booléen), 0 ou 1. C'est tout ou rien. Pas très compliqué.
On s'en servira pour allumer un moteur par exemple. Si ma sortie n°1 commande le moteur gauche, alors si je lui ordonne de passer à 1 le moteur tournera, si je lui ordonne de passer à 0, il ne tournera pas.
C'est un peu plus compliqué que ça mais ça suffit pour le moment.

L'autre type de message, c'est l'analogique : En entier (ou INT pour entier). 1,2,3,4.... sont des entiers.
On peut s'en servir pour régler la vitesse d'un moteur par exemple. Si ma sortie n°2 commande le moteur droit par l'intermédiaire d'un transistor, les INT allant de 0 à 255 (ce qui correspond en Volts de 0 à 5 sur la carte électronique que je vous présenterai) et bien mon transistor va alimenter le moteur de 0 à 24V (si ma batterie est en 24V). Ainsi je pourrait régler la vitesse de mon moteur, qui est proportinelle à la tension.

Les composants dont on a besoin pour faire un robot :

Tout d'abord un carte électronique, le cerveau de la machine. Je vous conseille la carte arduino UNO ou MEGA (selon vos ambitions). Entre 25 et 40 euros.

Des relais.
Des transistors.
Des résistances.
Des accumulateurs.
Des LEDS.
Des potentiomètres.
Des condensateurs.

Et surtout des capteurs (optiques, des boutons ou des micros, bref, quelque chose qui détècte)

C'est tout ce petit matériel qui coûte le plus cher. Pour un ensemble complet (sans les capteurs) on peut s'en sortir pour 100 euros.
Je vous conseille Go Tronic qui est un site complet : http://www.gotronic.fr/cat-composants-passifs-15.htm

Après pour les capteurs, on peut soit en bricoler, soit en acheter. Les prix varient du simple au triple. Si vous ne savez pas trop quoi utiliser ou comment faire moins cher, je pourrai vous conseiller.

Je ne peux pas vous apprendre à vous servir de tout ces jolis composants aux noms barbares, celait prendrait beaucoup de temps. En revanche il existe de bons tutoriels sur internet.

Wikipédia, futura sciences, les sites de certains professeurs ou passionnés. Bref, si vous ne trouvez pas à quoi sert quelque chose, comment ça marche, ou comment réaliser tel ou tel système, n'hésitez pas à poser la question.

[aurelienbis]

Et enfin, l'informatique

Par informatique, j'entends programmation.
Je vous ai dit un peu plus tôt que ma petite voiture évitait les obstacles ; voici le fonctionnement :

J'ai un capteur optique à l'avant, deux moteurs à l'arrière. Je vous épargne les transistors, batteries, et autres relais au milieu.

Le programme que j'ai injecté dans la carte va suivre le chemin suivant :

1) Si le capteur ne détècte rien, alors le moteurs s'alluments (on peut rendre la chose plus complexe pour lui donner une trajectoire plus aléatoire)

2) Si le capteur détècte quelque chose, alors le robot s'arrête une seconde. Il recule une seconde, puis allume un seul de ses moteurs pendant 1,5 seconde (alternativement le gauche puis le droit). De cette manière il fait demi-tour ou tourne.

Et il recommence cette boucle en faisant 12121212121 en permanence.

Concrètement, à quoi cela ressembe ?

int N=0;
void setup() {
pinMode(2, OUTPUT);
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
pinMode(12, INPUT);
pinMode(13, OUTPUT);
pinMode(22, OUTPUT);
}

void loop() {
digitalWrite(2, LOW);

if(digitalRead(12) == HIGH)
{
digitalWrite(22,LOW);
digitalWrite(3,LOW);
delay(1000);
digitalWrite(13,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(13,LOW);
delay(100);
if(N==0){
N=N+1;
digitalWrite(3,HIGH);
delay(500);}
else{ N=N-1;
digitalWrite(22,HIGH);
delay(500);}
}
else
{digitalWrite(22,HIGH);
digitalWrite(3,HIGH);
}
}

Ce langage est de l'arduino. Il ressemble au C et C++. C'est le langage qui correspond à la carte. Il est injecté dans la carte par USB.

Il existe un très bon tutoriel sur l'Arduino :

http://sciences.siteduzero.com/tutor...rammation.html

[aurelienbis]

La première partie de mon programme, avec les "pinMode", sert à définir si la pin (l'emplacement sur lequel on va brancher le fil) est une entrée ou une sortie.
pinMode(12, INPUT); => Il s'agit d'un INPUT, donc d'une entrée. C'est là que se branche mon capteur.

void loop() => Il indique le programme principal, loop veut dire boucle. Il va faire toutes les actions dans l'ordre puis recommencer.

if(digitalRead(12) == HIGH) => Comprendre "Si la pin 12 et à 1 (donc le capteur détecte quelque chose) alors ..."

et là suivent les activations et désactivations des sorties (LEDS, relais, moteurs).

[aurelienbis]

En conclusion

J'ai essayé d'expliquer de manière assez courte et compréhensible comment créer soi-même un petit robot autonome chez soi.
Bien entendu ces informations ne suffisent pas à comprendre l'intégralité d'un robot, mais permettent d'avoir les notions suffisantes pour en commencer la fabrication. J'ai mis 4 jours à fabriquer le mien, un novice mettrait un mois, mais c'est normal il faut le temps d'apprendre.
Ce mini-tutoriel peut servir de base, et c'est là sont but principal.

Je peux également vous donner le lien vers un rapport d'une centaine de pages que j'ai fait sur le robot qui participera à la coupe de France :
http://www.assogem6.sitew.fr/#Robot_2012.B

N'hésitez pas à venir poser des questions ou à me donner des idées pour rendre ce petit jouet utile.

Bonne chance.
Aurélien.