11

PPE 2007 – TSC2 – Groupe 6PPE 2007 – TSC2 – Groupe 6

Robot Suiveur de LigneRobot Suiveur de Ligne

Bonnavent MarionBonnavent MarionCornand BenoîtCornand BenoîtCottaz JérémyCottaz Jérémy

Despres StéphanieDespres Stéphanie

22

Présentation de la Présentation de la problématiqueproblématique

Thème : LA ROBOTIQUE

 Sous thème : LE ROBOT « SUIVEUR DE LIGNE »

 Problématique : COMMENT PEUT-ON FAIRE ÉVOLUER UN SYSTÈME DE FAÇON AUTONOME SUR UN PARCOURS PRÉÉTABLI ?

Solution proposée : SYSTÈME ROBOT SUIVEUR DE LIGNEPARCOURS PREETAIBLI LIGNE NOIRE TRACÉE SUR UNE PLAQUE DE CONTRE-PLAQUÉ

33

Organisation de la Organisation de la présentationprésentation

I - Présentation générale M.BONNAVENT (1 à 4)

II – Analyse fonctionnelle S.DESPRES (5 à 8) III – PICBASIC, Capteurs M.BONNAVENT (9 à 16)

IV – Cartes électroniquesB.CORNAND (17 à 20)

V – Conception, finalisation et réalisationJ.COTTAZ (21 à 26)

44

Utilisateur Trajectoire

RobotSuiveur de

ligne

Suivre une trajectoire de façon autonome

Expression fonctionnelle Expression fonctionnelle du besoindu besoin

55

Avancer vers la gauche

Avancer en ligne droite

Initialisation

Avancer vers la droite

Détection de ligne à gauche

Détection de ligne à droite

Algorigramme généralAlgorigramme général

66

Robot suiveur de

ligne

Position spatiale du

robot

Trajectoire

Lumière extérieure

Energie

Législation

Utilisateur

Surface de roulement

FP1 : Suivre la ligne FC1 : Etre autonome vis-à-vis de l’utilisateur FC2 : Informer l’utilisateur sur l’état de fonctionnementFC3 : Etre aux normes (ISO 10279)FC4 : S’adapter à la surface de roulement ( pente à 5% par exemple)

FC5 : Etre autonome en énergieFC6 : Ne pas subir l’influence de la lumière ambiante

Interactions avec Interactions avec l’environnementl’environnement

FP1 FC1

FC2

FC3

FC4 FC5

FC6

77

CapteursCapteurs

RouesRoues

MotoréducteursMotoréducteurs

ProcesseurProcesseur

AlimentationsAlimentations ChâssisChâssis

Carte électronique et programmation

PIC BASIC

Carte électronique et programmation

PIC BASIC

1 2 3 4

Ordre de choix des Ordre de choix des composantscomposants

Convertir Motoréducteur RM2 (Partie moteur)

Distribuer Relais RL2220 / transistor 2N222A2

Transmettre Motoréducteur RM2 (Partie réducteur) et Roues

Traiter PICBASIC-1B et AOP LF351

Communiquer Carte électronique et Relais RL2220

Alimenter 2 Piles 1,5V

Acquérir Capteur infrarouge CNY70

Se Déplacer

Suivre la ligne Détecter la ligne

Déplacer roue droite

Déplacer roue

gauche

Convertir Motoréducteur RM2 (Partie moteur)

Distribuer Relais RL2220 / transistor 2N222A2

Transmettre Motoréducteur RM2 (Partie réducteur) et Roues

Alimenter 2 Piles 1,5V

Déplacer un mobile

le long d’une ligne

FASTFAST

99

SUIVRE UNE TRAJECTOIRE

DE FACON AUTONOME

Trajectoire libre

Trajectoire suivant la ligne

ACQUERIR

Capteurs CNY70

TRAITER

Carte électronique(PICBASIC, AOP)

COMMUNIQUER

PICBASIC

ALIMENTER

2 Piles 1,5V

DISTRIBUER

Transistors, Relais

CONVERTIR

Moteurs

TRANSMETTRE

Réducteurs, Roues

Fonctionnement globalFonctionnement global

1010

PICBASICPICBASIC

Actionneur

Capteurs

Interfaçage d'entrée

Interfaçage d'entrée

Unité centrale de traitement

Unité centrale de traitement

Interfaçage de sortie

Interfaçage de sortie

Opérateur

Signaux analogique, numérique et/ou logiques

Signaux numériques à traiter

Signaux numériques traités

Signaux analogique, numérique et/ou logiques

Le microprocesseur exécute séquentiellement les instructions codées en binaire et présentes dans la mémoire programme

L’ensemble des commandes que doit réaliser le microcontrôleur sont données dans un ordre spécifique : il s’agit d’un fonctionnement séquentiel

1111

Programmation PICBASICProgrammation PICBASIC

ÉditionSaisie du programme en langage assembleur ou évolué

Remplissage de la mémoire programme avec le programme en code machineProgrammatio

n

Traduction du langage assembleur ou évolué en code machineAssemblage

ou compilation

Vérification du fonctionnement du programme avec :-soit un logiciel simulant le microcontrôleur ;-soit une carte électronique, connectée à un PC et pilotée par un logiciel, fonctionnant comme le microcontrôleur

Simulation ou Émulation

EssaiVérification réelle du fonctionnement

1212

Programme PICBASICProgramme PICBASIC' Déclaration des constantes' Déclaration des constantesCONST CG=2CONST CG=2 'La transition CG est relièe à l'entrée 4'La transition CG est relièe à l'entrée 4CONST CD=3CONST CD=3 'La transition CD est reliée à l'entrée 5'La transition CD est reliée à l'entrée 5CONST MG=8CONST MG=8 'La transition MG est reliée à la sortie 6'La transition MG est reliée à la sortie 6CONST MD=9CONST MD=9 'La transition MD est reliée à la sortie 7'La transition MD est reliée à la sortie 7

Début : Début : 55 out MG,1out MG,1

out MD,1out MD,11010 if IN(CG)=1 thenif IN(CG)=1 then

goto 15 goto 15 else goto 20else goto 20end ifend if

1515 out MG,0out MG,0if IN(CG)=1 thenif IN(CG)=1 thengoto 15goto 15else goto Débutelse goto Débutend ifend if

2020 if IN(CD)=1 thenif IN(CD)=1 thengoto 25goto 25else goto Débutelse goto Débutend ifend if

2525 out MD,0out MD,0if IN(CD)=1 thenif IN(CD)=1 thengoto 25goto 25else goto Débutelse goto Débutend ifend if

1313

Arrêter le moteur droit

Alimenter les moteurs simultanément

Initialisation

Arrêter le moteur gauche

Phototransistor gauche saturé

Phototransistor droit saturé

Algorigramme détailléAlgorigramme détaillé

1414

Justification du choix du Justification du choix du PICBASIC-1SPICBASIC-1S

- Mémoire largement convenable- Mémoire largement convenable

- Nombres d’entrées / sorties suffisantes- Nombres d’entrées / sorties suffisantes

- Rapidité - Rapidité

- Prix - Prix

- Dimension- Dimensions

- A la fois émetteur et récepteur de rayons infrarouges

- Agit sur la couleur du contreplaqué

- Envoie une information analogique au microcontrôleur

1515

Principe de Principe de fonctionnement du fonctionnement du

CNY70CNY70

1616

Principe de Principe de fonctionnement du fonctionnement du

CNY70CNY70VCE

VCE ≈ 5VPhototransistor bloqué

RécepteurEmetteur

VCE ≈ 0VPhototransistor passant

VCE

Carte électroniqueCarte électronique

Piles

Alimentent le circuit électronique

Régulateur de tension

Adapte la tension de la pile aux différents organes

LED

Permet la visualisation de la mise sous tension

PICBASIC

Gère les entrées capteurs et envoie une tension aux relais

AOP

Transforme nt une information analogique et une information logique « compréhensible » par le PICBASIC

Potentiomètres

Permettent d’ajuster la tension de référence

Circuit PICBASICCircuit PICBASIC

1919

Transistors 2N222A

Permettent l’alimentation de la bobine du relais

Relais DIL RL2220

Permettent l’alimentation des deux moteurs

2 Piles 1,5V

Alimentent les moteurs

Moteurs RM2

Permettent de diriger et de faire avancer le robot

Moteurs non représentés

Circuit RelaisCircuit Relais

2020

- Alimentation du Capteur

- Protection électrique du Capteur

- Acquisition du signal par la sortie I1

But : Transformer un signal lumineux en signal électrique Permettre de positionner le capteur au dessus de la ligne

2,2

Circuit CapteurCircuit Capteur

I1

2121

Choix des moteursChoix des moteursCaractéristiques Données Méthode de résolution

Poids du robot 500g Poids estimé avant réalisation

Diamètre des roues 5.1cm Mesuré

Vitesse maximale (Vrobot) 0.2m/s Mesure expérimentale

Angle de la plus grande pente à franchir 15° Estimation

Dimensions du châssis 210*150*5 Contrainte du CdCF

Axe moteur 3mmContrainte du moteurs RM1 ou RM2

Définition du rapport de réduction :

ωroue = Vrobot/R = 7,84 rad/s donc Nroue = ωroue x 30/π = 74.8 tr/min Choix du RM2, car c’est lui qui a la vitesse la plus faible et donc la plus proche de Nroue

Or pour le moteur RM2 Nmoteur = 7000 tr/mindonc ωmoteur = Nmoteur x π/30 = 733 rad/sOn trouve que R = 93.5 On choisit le rapport le plus proche soit 81.

2222

Conception ChâssisConception Châssis

Circuit Relais

Circuit PicBasic

Moteur

Moteur

Interrupteur

Circuit capteur

Circuit capteur

Roue

folle

2323

Problèmes rencontrés et Problèmes rencontrés et FinalisationFinalisation

Finalisation du circuit des Finalisation du circuit des capteurscapteurs Problème à l’entrée du PicBasicProblème à l’entrée du PicBasic

Réglage de la sensibilité des Réglage de la sensibilité des capteurscapteurs Optimisation des lignes de Optimisation des lignes de conduiteconduite

Etat bas AOP = 1.3V

PIBASIC

Etat haut

Etat haut

Etat bas AOP = 1.3V

Potentiomètres

Etat bas

Etat bas

2424

Réalisation finaleRéalisation finale

2525

Réalisation finale (suite)Réalisation finale (suite)

2626

Exemple d’applicationExemple d’application

Transport de marchandises dans des entreprises de conditionnement ou des ports autonomes.

Ces robots qui se comportent de façon autonome, suivent une ligne directrice tracée au sol qui les amènent dans un lieu donné.  

2727

RemerciementsRemerciements

Les professeurs

M. Burghartd, M. Bertha

Les documentalistes du CDI

Le Lycée La Martinière Monplaisir