Rapport: Robot supervisor

Projet tutoré ISSATSO

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Introduction générale La robotique est un domaine multidisciplinaire : on y trouve des aspects concernant la

mécanique, l’informatique et l’électronique.

Le robot est une machine pouvant manipuler des objets el réalisant des mouvements variés

dictés par un programme aisément modifiable. Programmer un robot consiste, dans un

premier temps, à lui spécifier la séquence des mouvements qu'il devra réaliser. Certains robots

sont dotés de "sens" ; c'est-à-dire d'un ensemble plus ou moins important d'instruments de

mesure et d'appréciation caméra, thermomètre, télémètre, ...) permettant au programme du

robot de décider du mouvement le mieux adapté aux conditions extérieures.

Ils sont principalement utilisés dans l’industrie pour effectuer des manipulations répétitives,

sourtout lorsque le processus de fabrication est fréquemment soumis à des modifications. Par

exemple la soudure des composantes sur les circuits imprimés, dans l’industrie électronique.

L’avantage d’un robot sur l’homme est sa régularité : il peut exécuter le même mouvement

des milliers de fois d’affilée sans ressentir la moindre lassitude ou fatigue. De plus, les robots

peuvent être construits de manière à pouvoir résister à des conditions qui seraient

dangereuses, voire mortelles pour l’homme (gaz nocifs, fortes chaleurs, froid intense,

radiations, …)

On en trouve ci-dessous un résumé d'analyses de quelques domaines particuliers ou

applications de la robotique:

- Mini-robots de précision : ils sont conçus spécialement pour les applications de micro

montage et les installations très compactes difficiles à manipuler par l'homme. Ils sont

rapides, précis et très fiables destinés à répondre à toutes les contraintes posées par les

opérations de précision de positionnement et d'assemblage en micromécanique.

- Robots autonomes : ils sont des robots capables de se mouvoir seuls sans assistance

externes. Ceci implique qu'ils doivent se repérer sur l'aire de travail et être capable de

s'adapter aux conditions du terrain qui est souvent adapté. On les conçoit sous différentes

formes : véhicules, androïdes, tortues, tripodes, araignées, ou Aibo le chien.

- Robots anthropomorphes : ils sont des robots a forme humaine pour remplacer l'homme,

et très souvent autonomes. Ils sont équipés de capteurs perfectionnés; tels que caméras,

télémètres laser, organes de perception de force, etc. Ils disposent de techniques avancées de

reconnaissance vocale, reconnaissance de formes, traitement d'images et derniers

développements en informatique (Intelligence Artificielle).

- Bras manipulateurs : ils sont les équipements les plus utilisés au milieu industriel, ils sont

conçus pour saisir et manipuler des objets avec ou sans assistance humaine. Ils réalisent des

tâches répétitives et souvent pénibles pour l'homme. Ils sont rapides, précis, fidèles et


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manipulent des objets au milieu inaccessible, ou des produits dangereux ou au milieu nocif

pour l'être humain.

- Robotique terrestre et aérienne : Les robots considérés ici se déplacent dans des

environnements peu ou pas structurés, souvent naturels, et se meuvent seuls ou en groupe

coopératif.

- Véhicules intelligents : Les véhicules considérés ici sont ceux dédiés au transport des

personnes ou des marchandises. On peut distinguer les véhicules routiers (autoroutes et

routes) et les véhicules urbains (avenues et rues).

- Radiolocalisation pour la robotique mobile : Les évolutions dans les toute prochaines

années en matière de technologie GPS de positionnement, notamment par la mise en place de

GALILEO, feront que le positionnement centimétrique en extérieur sera possible partout à un

faible coût. En intérieur et dans des milieux très enfouis, des solutions sont actuellement à

l’étude dont l’hybridation avec des systèmes de télécommunications (verrous : stratégie de

fusion multi capteurs pour la localisation ; utilisation pour la commande de robots d’intérieur

par couplage avec des radars ULB - Ultra Large Band).

- La Biorobotique : (appelée parfois robotique bio-inspirée) a pour but de transférer dans

des systèmes matériels (robots) ce qu’on a appris du comportement du monde animal, voire

végétal, et des traitements de l’information qui y sont associés.

- La Robotique hybride: vise à incorporer des parties animales dans des robots.

- La Neurobotique : s’intéresse au couplage entre le système nerveux d’un être vivant

(animal ou homme) et une machine, pour commander des systèmes robotiques (lien avec la

Robotique hybride).

Dans notre cas nous avons préféré choisir de faire un robot de contrôle .C'est à dire un robot

équipé de plusieurs capteurs (température, gaz, obstacles) que l'on peut l'envoyer à exploiter

des milieux à des conditions qui seraient dangereuses, voire mortelles pour l’homme (gaz

nocifs, fortes chaleurs, froid intense...)

Nous avons comme contrainte un délai de réalisation de 9 semaines et un challenge robotique

à préparer, nous devons également faire attention à notre budget.

Ce projet sera entièrement réalisé par nos soins de la partie électronique à la programmation

en allant jusqu'à la conception.

Notre travail sera présenté en 4 chapitres:

Chapitre 1 :Présentation du projet

Chapitre 2 : Répartition des tâches

Chapitre 3 : Réalisation du projet


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CHAPITRE 1 : PRESENTATION

DUPROJET


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Nous présentons dans ce chapitre une étude préliminaire du projet. Dans un premier temps

nous décrivons la problématique, par la suite les principes objectifs du projet

1. Contexte général du projet :

Depuis leur apparition sur les chaînes de production dans les années 1970, les robots

industriels ont pris une place de plus en plus importante dans la plupart des secteurs

industriels. Durant les trois dernières décennies, les progrès technologiques ont

participé à rendre les robots de plus en plus flexibles, rapides et précis. La robotique

est un ensemble de disciplines techniques et électromécaniques actionnées par des

logiciels qui lui accordent une intelligence artificielle pour servir un objectif commun.

Cet objectif est l’automatisation flexible de nombreux secteurs de l’activité humaine.

2. Objectifs et motivations :

Notre objectif est de concevoir un robot qui peut être employé pour explorer une zone

inaccessible à l’homme c'est à dire dangereuse.

Figure 1:Danger des produits toxique sur la santé de l'homme


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Le robot doit être capable de fournir des informations à l’utilisateur sur les lieux visités à

travers quelques capteurs :

2.1. Détection du gaz :

Ce capteur de gaz est facile à utiliser il permet de détecter les fuites de gaz (domestique et

industriel). Il peut détecter les gaz GPL (gaz de pétrole liquéfié), gaz naturel, gaz de pollution

urbaine, etc. Il est caractérisé aussi par un temps de réponse court et rapidité de mesures.

2.2. Mesure de la température :

Les sondes de température (ou capteurs de température) sont des dispositifs permettant de

transformer l’effet du réchauffement ou du refroidissement sur leurs composants en signal

électrique.

2.3. Détection d’obstacles :

Figure 2: Capteur de gaz MQ5

Figure 3:Capteur de température

Figure 4: Capteur d'obstacles ULTRASON

https://fr.wikipedia.org/wiki/Capteur#Temp.C3.A9rature

https://fr.wikipedia.org/wiki/Signal_%C3%A9lectrique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Signal_%C3%A9lectrique


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Les capteurs à ultrasons fonctionnent en mesurant le temps de retour d'une onde

sonore inaudible émise par le capteur. La vitesse du son dans l'air étant à peu près stable, on

en déduit la distance de l'obstacle.

2.4. Commande du robot :

Pour commander le robot on a choisie de faire deux méthodes :

2.4.1 Commande avec manette :

Pour la manette ,on a réaliser sa carte à base de microcontrôleur ATMEGA328.

Quand il s'agit de concevoir des systèmes embarqués, interactifs ou bien quand des

objets doivent communiquer entre eux, plusieurs solutions sont possibles. Nous

explorerons ici le protocole Xbee qui permet de communiquer par ondes radio, c'est-à-

dire sans fil.

2.4.2.Commande avec Bluetooth:

Figure 5: Manette de commande

Figure 6:Module Bluetooth

http://fr.wikipedia.org/wiki/ZigBee


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Le module Bluetooth sert à faire une connexion sans fil avec le robot mais à courte distance.

Finalement on a introduire dans ce chapitre le projet dans son cadre général et on a cité ses

différentes objectifs ainsi que les principaux composants utilisés.


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CHAPITRE 2: REPARTION DES

TACHES


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Dans ce chapitre nous avons réparti notre travaille en 2 grandes parties, une partie matériels t

une partie logiciels.

Probablement c'est la partie où nous avons passé le plus de temps, c'est également celle où les

recherches ont été les plus longues ainsi que les tests préalables, et c'est aussi

malheureusement la partie qui nous a causé le plus de soucis et d'erreurs.

1. Partie matériels:(Hardware)

1.1. .Les microcontrôleurs :

1.1.1. Définition générale :

C’est un ordinateur monté dans un circuit intégré. Les avancées

technologiques en matière d’intégration, ont permis d’implanter sur

une puce de silicium de quelques millimètres carrés la totalité des

composants qui forment la structure de base d’un ordinateur.

Comme tout ordinateur, on peut décomposer la structure interne

d’un microprocesseur en trois parties :

Les mémoires

Le processeur

Les périphériques

**Les mémoires sont chargées de stocker le programme qui sera exécuté ainsi que les

données nécessaires et les résultats obtenus.

**Le processeur est le cœur du système puisqu’il est chargé d’interpréter les instructions du

programme en cours d’exécution et de réaliser les opérations qu’elles contiennent .Au sein du

processeur, l’unité arithmétique et logique ALU interprète, traduit et exécute les instructions de

calcul.

**Les périphériques ont pour tâche de connecter le processeur avec le monde extérieur dans

les deux sens. Soit le processeur fournit des informations vers l’extérieur (périphérique de

sortie), soit il en reçoit (périphérique d’entrée).

1.1.2. Définition d'un Pic :

Un PIC est un microcontrôleur, c'est à dire une unité de traitement de l'information de type

microprocesseur à laquelle on a ajouté des circuits internes permettant de réaliser des montages

sans nécessiter l'ajout de composants externes.

Les PICs sont des microcontrôleurs à architecture RISC (Reduce Instructions Construction

Set), ou encore composant à jeu d’instructions réduit. L'avantage est que plus on réduit le

nombre d’instructions, plus leur décodage sera rapide ce qui augmente la vitesse de

fonctionnement du microcontrôleur.

Figure 7: exemple des microcontrôleurs


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La famille des PICs est subdivisée en 3 grandes familles :

Base-line : c'est une famille qui utilise des mots d'instructions de 12 bits.

Mid-range : c'est une famille qui utilise des mots de 14 bits (dont font partie les

16F84 , et 16F877)

High-end : c'est une famille qui utilise des mots de 16 bits(18FXXX).

Pour identifier un PIC, on utilise simplement son numéro :

Les 2 premiers chiffres indiquent la catégorie du PIC, 16 indique un PIC MidRange.

Vient ensuite parfois une lettre L, celle-ci indique que le PIC peut fonctionner avec une

plage de tension beaucoup plus tolérante.

Vient ensuite une ou deux lettres pour indiquer le type de mémoire programme :

o C indique que la mémoire programme est une EPROM ou plus rarement

une EEPROM(CR pour indiquer une mémoire de type ROM).

o F pour indiquer une mémoire de type FLASH.

On trouve ensuite un nombre qui constitue la référence du PIC.

On trouve après un tiret suivi de deux chiffres indiquant la fréquence d’horloge maximale

que le PIC peut recevoir.

1.1.3. Architecture du microcontrôleur 16F877A :

Figure 8:Architecture du pic 16f877a


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Le microcontrôleur est un composant numérique qui peut accepter des données sous forme

analogiques et numériques. Pour l’utiliser on doit déterminer comment les broches (pins) du

microcontrôleur seront utilisées : entrées ou sorties

Par exemple sur le composant 16F877A ci-dessus (figure7) la broche 2 est repérée

RA0/AN0.Cela signifie que la broche 2 peut être utilisée comme une entrée ou sortie logique

(RA0 ="bit" de valeur 0 ou 1) ou comme une entrée analogique (AN0) dont la tension varie

de 0v à +VDD

Il faut donc configurer correctement le microcontrôleur avant d’utiliser le composant.

Identification des ports :

Le 16F877A contient 5 ports affectés des lettres A, B, C, D, E. Chaque broche d’un port est

repérée par un numéro pour le port A de RA0 à RA5, pour le port B de RB0 à RB7 etc.

On notera que pour ce microcontrôleur le port A possède 6 broches, le port B ,8 broches

comme les ports C et D et que le port E n’en possède que 3 broches.

Cela signifie que nous pouvons par exemple connecter 6 entrées (capteurs) ou sortie (Leds ou

moteurs) sur le port A, 8 sur le port B.

Certaine broche possède plusieurs fonctions par exemple la broche 25 notée RC6/TX/CK

*RC6 : entrée ou sortie bit 6 du port B

*TX : Transmission de l’interface série de programmation

*CX : horloge (Clock) de l’interface série

Les ports sont les liens physiques de votre programme avec l’environnement extérieur

(capteur, afficheur, moteur etc.)

Les ports sont connectés à la circuiterie interne du PIC par l’intermédiaire d’un bus système

de 8 bits.

Schéma bloc du PIC 16F877A:

Figure 9:schéma bloc du pic16f877a


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1.1.4. Principales caractéristiques du PIC 16F877A : Le PIC 16F877a est caractérisé par :

Tension d'alimentation de 4 V à 5.5 V

Vitesse de processeur : 20MHZ

-Mémoire vive de 368 octets.

-Mémoire EEPROM : 256 octets.

-Mémoire FLASH : 8 Ko

-Chien de garde WDT.

-Pins d'entrées/sorties. : 33 pins

-Courant maximum sur les pins : 25 mA.

3 Timers( 2 de 8bis et 1 e 16 bits)

2 sorties PWM (MLI)

-Convertisseur Analogique Numérique de 10 bits

Protocoles des communication : USART , SCI ,I2C

Programmation en langage C ou assembleur

1.1.5. Microcontrôleurs ATMEGA:

Les microcontrôleurs de la famille ATMEGA en technologie CMOS sont des modèles à 8 bits

AVR basés sur l’architecture RISC. En exécutant des instructions dans un cycle d'horloge

simple, l'ATMEGA réalise des opérations s'approchant de 1 MIPS par MHZ permettant de

réaliser des systèmes à faible consommation électrique et simple au niveau électronique.

Figure 10: Exemples des microcontrôleurs ATMEGA


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La série ATMEGA fournit les particularités suivantes :

Une FLASH RAM de 4 à 256 Ko (Flash Programmable)

Une EEPROM de 256 à 4 Ko (Electrique Ecriture Programmable ROM)

Une SRAM de 512 à 8 Ko octets (StaticRandom Access Memory)

De 23 à 53 lignes d'entrée-sortie universelles (Port A, B, C, D, E, F & G)

32 registres de travails universels qui dialoguent directement avec l'unité centrale

(ALU), Une horloge en temps réel (RTC)

Trois Timer/Compteurs flexibles avec comparaison des modes

interruption internes et externes

Un comparateur analogique (entrée sur PB2, PB3)

Un convertisseur Analogique/Numérique ADC de 8 canaux à 10 bits

Un Chien de Garde programmable avec oscillateur interne,

Une ou deux interfaces série USART programmable & périodique (série asynchrone

et synchrone)

Une interface série SPI à trois modes sélectionnables (série synchrone)

Une interface I2C pour la gestion d’un bus à 2 fils

Une interface LCD pour piloter directement un écran LCD (modèles spéciaux),

Tension d’alimentation de 2,7 V à 5,5 V

1.1.6.ATMEGA 328:

Nous avons réalisé un circuit à base Atmega 328 pour la manette.

Ce microcontrôleur est utilisé dans le modèle de la carte ArduinoUNO. C'est une carte

électronique dont le cœur est un microcontrôleur ATMEL de référence ATMega328. Elle

possède les caractéristiques suivantes :

Micro-contrôleur :ATmega328

Tension d'alimentation nominale :5V

Entrées/sorties digitales : 14 (dont 6 pouvant être utilisées comme sortie PWN)

Entrées Analogiques :6

DC Current per I/O Pin :40 mA

Figure 11:ATMEGA328


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DC Current for 3.3V Pin :50 mA

Mémoire Flash : 32 KB (ATmega328) dont 0.5 KB utilisé par le bootloader

SRAM :2 KB (ATmega328)

EEPROM :1 KB (ATmega328)

Fréquence d'horloge :16 MHz

1.2. Les capteurs :

1.2.1. Définition:

Les capteurs sont des composants de la chaîne d'acquisition dans une chaîne fonctionnelle.

Les capteurs prélèvent une information sur le comportement de la partie opérative et la

transforment en une information exploitable par la partie commande. Une information est une

grandeur abstraite qui précise un événement particulier parmi un ensemble d'événements

possibles. Pour pouvoir être traitée, cette information sera portée par un support physique

(énergie) on parlera alors de signal. Les signaux sont généralement de nature électrique ou

pneumatique.

Dans les systèmes automatisés séquentiels la partie commande traite des variables logiques ou

numériques. L'information délivrée par un capteur pourra être logique (2 états), numérique

(valeur discrète), analogique (dans ce cas il faudra adjoindre à la partie commande un module

de conversion analogique numérique).

1.2.2. Types :

On peut caractériser les capteurs selon deux critères:

En fonction de la grandeur mesurée; on parle alors de capteur de position, de

température, de vitesse, de force, de pression, etc.

En fonction du caractère de l'information délivrée; on parle alors de capteurs

logiques appelés aussi capteurs tout ou rien (TOR), de capteurs analogiques ou

numériques.

Figure 12:Architecture ATEMGA 328


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On peut alors classer les capteurs en deux catégories, les capteurs à contact qui nécessitent

un contact direct avec l'objet à détecter et les capteurs de proximité. Chaque catégorie peut

être subdivisée en trois catégories de capteurs : les capteurs mécaniques, électriques,

pneumatiques.

1.2.3. Caractéristiques:

Principales caractéristiques des capteurs :

L'étendue de la mesure : c'est la différence entre le plus petit signal détecté et le

plus grand perceptible sans risque de destruction pour le capteur.

La sensibilité : c'est la plus petite variation d'une grandeur physique que peut

détecter un capteur.

La rapidité : c'est le temps de réaction d'un capteur entre la variation de la

grandeur physique qu'il mesure et l'instant où l'information prise en compte par

la partie commande.

La précision : c'est la capabilité de répétabilité d'une information position, d'une

vitesse,...

Dans notre projet nous avons utilisé 3 capteurs :

1.2.4.Capteur ULTRASON : Le capteur à ultrasons est très simple à utiliser, il permet d'identifier les obstacles autour de

robot et de connaitre la distance où ils se trouvent.

Les capteurs ultrasons fournis ont souvent la forme d’une paire d’yeux car il y a deux parties

essentielles :

L’émetteur

Le récepteur

L’émetteur émet un son à une fréquence définie (généralement autour de 40 kHz) et le

récepteur collecte le son répercuté par les obstacles. La distance aux objets est calculée par le

temps mis par le son pour revenir au récepteur.(Distance= vitesse * temps)

Figure 13:Capteur ultrason


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Il faut tenir compte qu’à très courte

distance, les capteurs ultrasons sont aveugles. Ceci est dû à la temporisation entre l’émission

de l’onde sonore et de début de la détection de l’onde réfléchie qui est nécessaire pour ne pas

perturber cette mesure.

Quelques limitations des capteurs ultrasons:

La forme des obstacles joue un rôle essentiel car elle peut amener le robot à ne pas se

représenter correctement son environnement.

Comme le montre la figure ci-dessous, il faut tenir compte des erreurs générées par la forme

des obstacles.

On trouve ce principe de fonctionnement dans la nature chez certains animaux pour se localiser,

par exemple la chauve-souris.

Les caractéristiques principales du capteur:

- Alimentation : 5v.

Figure 14:Réception et émission des ondes du capteur ultrason

Figure 15:Formes d'obstacles


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- Consommation en utilisation : 15 mA

- Gamme de distance : 2 cm à 5 m. (imprécisau delà de 3m)

- Résolution : 0.3 cm.

- Angle de mesure : < 15°.

-Prix: 13dinars environ

Le capteur possède 4 broches:

-VCC à connecter au 5V délivré par la carte

-GND à mettre à la masse

-Echooutput est la broche de sortie qui permet de savoir s’il y a un obstacle ou non.

-Trigger input est la broche de sortie qui permet de déclencher l’envoie des ultrasons.

1.2.5. Capteur de température : LM35

Le LM35 est un capteur de température monté dans un boitier à 3 pattes en métal ou en

plastique, qui s'alimente entre +4 V et +20 V. Sa sortie délivre une tension de valeur

proportionnelle à la température, à raison de 10 mV par 1°C, avec pour base la valeur de 0 V

à 0 °C.Il maintient une précision de + / -0,4 °C à température ambiante et + / - 0,8 ° C sur une

plage de 0 °C à +100 °C.

Figure 16:Capteur de température LM35


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Température (° C) * Vout = (100°C / V)

Donc, si Vout est 1V, puis, la température = 100 ° C La tension de sortie varie

linéairement avec la température.

L'étalonnage de LM35 est :

Brochage :

Figure 17: étalonnage de LM35

Figure 18:Brochage capteur température (test)


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Pour tester le capteur on a branché 2 diodes dans les pins d3 et d4 . La diode verte s'allume

lorsque T<= 40°C , et la diode rouge s'allume lorsque T > 40°C.

1.2.6.Capteur de gaz : MQ5:

Le capteur de gaz MQ5 est facile à utiliser, il permet de détecter les fuites de gaz (domestique

et industriel). Il peut détecter les gaz GPL(gaz de pétrole liquéfié), gaz naturel, gaz de

pollution urbaine, etc. Aussi il est caractérisé par un temps de réponse court et rapidité de

mesures.

Principales caractéristiques :

Alimentation: 5 Vcc

Sortie analogique

Pin Définition: 1- sortie

2- GND

3-VCC

Temps de réponse rapide

Haute sensibilité pour le LPG, le gaz naturel et le gaz de ville avec faible

sensibilité pour l'alcool et la fumée

Longue durée de vie

bonne stabilité

Dimensions: 37 x 27 x 19 mm

Figure 19: Capteur de gaz MQ5


20

Brochage:

1.3.Module Xbee:

1.3.1.Définition:

Les produits MaxStreamXBee™ sont des modules de communication sans fil très populaires

fabriqués par l'entreprise Digi International , ils utilisent les protocoles 802.15.4 ( un

protocole de communication défini par l'IEEE destiné aux réseaux sans fil de la famille des

LR WPAN) et Zigbee, permettant de réaliser différents montages, d’une liaison série RS232

classique à un réseau maillé (mesh) auto-configuré.

Selon les modèles et les pays, ils utilisent la bande des 2,4 gégahertz (comme le Wifi ou le

Bluetooth) ou les 900 MHz. Selon leur puissance, ils émettent à une distance comprise entre

30 mètres et 1,5 kilomètres.

1.3.2 .Caractéristiques :

fréquence porteuse : 2.4Ghz

portées variées : assez faible pour les XBee 1 et 2 (10 - 100m), grande pour le XBee Pro

(1000m)

faible débit : 250kbps

faible consommation : 3.3V , 50mA

entrées/sorties : 6 10-bit ADC input pins, 8 digital IO pins

Figure 20:Module Xbee

http://www.digi.com/

https://fr.wikipedia.org/wiki/IEEE

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_sans_fil


21

sécurité : communication fiable avec une clé de chiffrement de 128-bits

faible coût : ~ 25€

simplicité d'utilisation : communication via le port série

ensemble de commandes AT et API

flexibilité du réseau : sa capacité à faire face à un nœud hors service ou à intégrer nouveaux

nœuds rapidement

grand nombre de nœuds dans le réseau : 65000

topologies de réseaux variées : maillé, point à point, point à multipoint

1.3.3. Applications :

Le Xbee semble avoir été conçu pour réaliser ce qu'on appelle l'Internet des objets, un

ensemble d'objets communiquant voir "autonomes", une extension d'Internet aux objets

physiques. Ladomotique est l'exemple le plus parlant.

Dans notre cas l'Xbee va nous permettre de commander notre robot à distance.

1.3.4.Brochage:

Figure 21:Exemple d'pplication des modules Xbee

Figure 22:Les pins du module Xbee

http://fr.wikipedia.org/wiki/Internet_des_objets

http://fr.wikipedia.org/wiki/Domotique


22

On branche le TX, RX du PIC avec le RX et TX du module Xbee.

1.4.Module Bluetooth :

14.1.Définition :

Le module Bluetooth HC-06 ajoute une fonction de communication par Bluetooth. Il peut

ainsi communiquer sans fil à moyenne distance avec n'importe quel autre dispositif Bluetooth

(ordinateur, téléphone mobile…)

1.4.2. Brochage :

Il possède 4 pins :

VCC : alimentation en 5V

GND : à relier au GND de PIC

TXD : à relier au RX de PIC

RXD : à relier au TX de PIC

1.5. Régulateur de tension :

Un régulateur de tension est un élément qui permet de stabiliser une tension à une valeur fixe,

et qui est nécessaire pour les montages électroniques qui ont besoin d'une tension qui ne

fluctue pas. Un régulateur de tension peut être composé d'un ensemble de composants

Figure 23:Module Bluetooth HC 06

Figure 24:Régulateur de tension


23

classiques (résistances, diodes zener et transistor par exemple), mais il peut aussi être de type

"intégré" et contenir tout ce qu'il faut dans un seul et même boitier, pour faciliter son usage.

1.5.1. Régulateur 7805 :

Ce régulateur peut offrir une régulation sur carte, éliminant ainsi les problèmes de distribution

associés à une régulation à point unique. Il utilise une limitation de courant interne, un arrêt

thermique et une aire de fonctionnement sécurisé, ce qui le rend pratiquement indestructible.

Avec un dissipateur thermique adapté, il peut fournir un courant de sortie supérieur à 1A.

Bien qu'il soit initialement conçu comme un régulateur de tension fixe, ce dispositif peut être

utilisé avec des composants externes pour obtenir des courants et des tensions ajustables.

Protection contre les surcharges thermiques

Protection contre les courts-circuits

Transition de sortie protection SOA (aire de fonctionnement sécurisée)

Tolérance de tension de sortie de 2 %

1.5.2. Caractéristiques :

Tension, entrée min 10V Tension, entrée max 35V Tension de sortie Nom. 5V Courant, sortie 1A Type de boîtier Régulateur linéaire TO-220 Nombre de broches 3Broche(s) Température d'utilisation min -40°C Température de fonctionnement max 125°C

1.5.3. Brochage :

Figure 25:brochage du régulateur


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1.6. Quartz :

1.6.1. Définition :

Un quartz est un composant qui possède comme propriété utile d'osciller à une fréquence

stable lorsqu'il est stimulé électriquement. Les propriétés piézoélectriques remarquables

du minéral de quartz permettent d'obtenir des fréquences d'oscillation très précises, ce qui en

font un élément important en électronique numérique ainsi qu'en électronique analogique.

1.6.2. Quartz 4 Mhz :

Figure 26:Quartz 4Mhz


Gamme de produit Série HC-49/4HSMX Fréquence nominale 4MHz Stabilité de fréquence + / - 50ppm Tolérance de fréquence + / - 30ppm Boîtier de quartz CMS, 11.4mm x 4.9mm Capacité, charge 16pF Température d'utilisation min -10°C Température de fonctionnement max 60

1.6.4. Quartz 16 Mhz :

Figure 27:Quartz 16Mhz

https://fr.wikipedia.org/wiki/Composant_%C3%A9lectronique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Oscillation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pi%C3%A9zo%C3%A9lectricit%C3%A9

https://fr.wikipedia.org/wiki/Quartz_(min%C3%A9ral)

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectronique_num%C3%A9rique

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectronique_analogique


25


Fréquence 16 MHz

Tolérance ±30 %

Pas 4.88 mm

Stabilité de fréquences ±30 ppm

Gamme de

température

-10 - +70 °C

Type HC-49/US-SMD

Applications Cartes PCB Technique informatique

Hauteur 4.2 mm

Larg. 4.75 mm

Longueur 11.5 mm

1.7. Transistor :

Un transistor bipolaire est un dispositif électronique à base de semi-conducteur de la famille

des transistors. Son principe de fonctionnement est basé sur deux jonctions PN, l'une en direct

et l'autre en inverse

1.7.1. Transistor TIP122 :

Figure 28:transistor 122

Le transistor bipolaire NPN est un composant électronique essentiel. Il est apprécié pour ses

fonctions d’amplificateur, et de commutateur. À la différence du transistor bipolaire, le

transistor de puissance est plus efficace à gérer les hautes tensions. Convient pour tous types

d’usages électroniques.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Semi-conducteur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor

https://fr.wikipedia.org/wiki/Jonction_P-N


26

Figure 29:Brochage du transistor 122

1.7.2. Transistor TIP127 :

Figure 30:Brochage du transistor 127

2.Partie logiciels :

2.1. Proteus :

Figure 31:Proteus


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Proteus est un ensemble de logiciels pour conception assistée par ordinateur, la simulation et

la conception de circuits électroniques. Il se compose de deux parties principales:

ISIS :

I NTELLIGENT Schematic Input Système est l'environnement pour la conception et

la simulation de circuits électroniques.

La bibliothèque de composants comprend les revendications à plus de 10.000 composants de

circuit avec 6000 modèles de simulation Propice. Composants propres peuvent être créés et

ajoutés à la bibliothèque.

ISIS comprend un moteur de base VSM avec le support pour les fonctionnalités suivantes:

DC / voltmètre AC & ampèremètre, oscilloscopes, analyseurs logiques

générateurs de signaux analogiques, Pattern Generator numérique

Fonctions minuterie, analyseurs de protocole (par exemple RS232, I2C, SPI)

ARES:

Advanced RoutingEdition System, est un logiciel pour la conception de PCB.

Il est drag-and-drop pour faire fonctionner le routage automatique, matériel accéléré et

a permis «forme à base" et le placement automatique. Dans certaines versions d'une

exportation de fichiers 3D DXF circuit est possible.

2.2. Pic C compiler :

Pic C compiler est un logiciel de programmation de PIC.

Le programme que l'on doit mettre dans le PIC se présente sous la forme d'un fichier binaire

comportant toutes les instructions à exécuter. Ce fichier binaire porte généralement l'extension

« .HEX » et doit être transmis dans le PIC à l'aide un appareil appelé programmateur grâce à

un logiciel appelé PICkit 2 v2.61.

Figure 32:Pic c compiler


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2.3..SolidWorks :

SolidWorks est un logiciel propriétaire de conception assistée par ordinateur 3D fonctionnant

sous Windows. Il génère 3 types de fichiers relatifs à trois concepts de base : la pièce,

l'assemblage et la mise en plan.

Finalement, nous avons expliqués les grandes parties de notre projet qui sont la partie

matérielle qui s’intéresse au principal composant électronique utilisé, et la partie logiciels qui

s’intéresse à définir les logiciels de programmation et la conception des cartes électronique.

Figure33 :SolidWorks

https://fr.wikipedia.org/wiki/Logiciel_propri%C3%A9taire

https://fr.wikipedia.org/wiki/Conception_assist%C3%A9e_par_ordinateur

https://fr.wikipedia.org/wiki/3D

https://fr.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows


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CHAPITRE 3 : REALISATION DU

PROJET


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Ce chapitre est consacré pour la conception des cartes ( partie électronique) et pour la

conception du châssis ( partie mécanique).

1.Partie électronique:

1.1.Conception de la carte PIC :

Notre professeur nous a fournis de la carte , mais on a souder toutes les composants.

Composants utilisés :

Un PIC 16F877A

-Régulateur 7805

-Rs232

-5 condensateurs (1µF) et 4 condensateurs ( 22k63)

-Quartz (4MHZ)

1.2.Conception du Pont H:

Le pont en H est une structure électronique servant à contrôler la polarité aux bornes d'un

récepteur. Il est composé de quatre éléments de commutation généralement disposés

schématiquement en une forme de H d'où le nom. Les commutateurs peuvent être des relais,

des transistors, ou autres éléments de commutation en fonction de l'application visée. Il

permet d’inverser le sens de rotation d’un moteur à courant continu

Figure 34:Carte à PIC


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L’utilisation de pont en H intégré simplifie la commande des moteurs. Ces circuits intégrés

sont particulièrement utiles pour l’intégration au sein d’un robot car ils sont compacts mais

attention toutefois à la dissipation thermique.

Composants utilisés:

2 transistors types 127

2 transistors types 122

4 résistances 270 ohm

2 connecteurs

Schéma ISIS:

PCB:

Figure 35:Schéma ISIS du pont H

Figure 36: PCB du pont H


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Visualisation en 3D:

1.3.Conception de la carte ATMEGA 328 :

Composants utilisés:

Un microcontrôleur ATMEGA 328

Régulateur 7805

2 résistances( 10k et 220ohm)

Quartz 16mhz

4 condensateurs

Schéma ISIS:

Figure38:Schéma isis de la carte ATMEGA328

Figure37: Visualisation en 3D du pont H


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PCB:

Visualisation en 3D:

Liaison de la carte avec les boutons de la manette :

Figure 40: Visualisation en 3D de la carte ATMEGA

Figure41: Liaison de la carte ATMEGA avec la manette

Figure 39: PCB de la carte ATMEGA328


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2.Partie mécanique:

Conception du châssis:

Figure 42: Conception du châssis sous SolidWorks

Visualisation 3D :

Figure 43:Visualisation en 3D du châssis


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Finalement après tout le travail fait , on a réalisé notre projet avec succès :

Figure 44: Notre Robot


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Conclusion générale

Tout au long de la deuxième semestre de cette année , nous nous sommes

penchés sur l’étude de ce robot, que ce soit dans le cadre des heures d’étude et

réalisations ou en dehors.

Ce projet a été divisé en deux parties, à savoir une étude théorique des solutions

possibles puis la réalisation pratique.

Nous nous sommes heurtés à divers problèmes techniques, qu’ils viennent du

matériel ou de nos travaux, que nous avons réussi surmonter grâce à l’aide du

notre encadrant de projet.

Durant cette période, nous avons pu apprendre à travailler en équipe et dans un

but commun, à accepter le caractère de chacun et à travailler en fonction.

Rapport: Robot supervisor

Engineering

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