Theme 2012 Evolution Du Robot

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Baccalauréat STI Génie Electrique Académie de Lyon

Epreuve de construction Session 2012 - élèves

THEME BAC 2012

EVOLUTION DE LA STATION DE

NETTOYAGE ROBOTISEE

Sciences et Techniques Industrielles

Génie ELECTRONIQUE

Académie de Lyon

ROUSSAT Alain DENOYEL Robert

VERRIERE Bertrand

Lycée Notre Dame de Bel Air STATION DE NETTOYAGE ROBOTISEE





Sommaire

1. Evolution du robot aspirateur P3

1-1 Amélioration du système existant P3

2. Description fonctionnelle du système technique P4

2.1 Evolution du diagramme sagittal P4

2.2 Nouveaux éléments du système pris deux à deux P5

3. Schéma d’agencement des différentes cartes du thème 2012 P6

3.1. Agencement des cartes P63.2. Définition des cartes: P7

4. Schémas structurels P8

4.1. Carte radio P8

4.2. Carte robot P9

4.3. Carte communication P10

4.4. Carte connexion P11

5. Implantation des composants P12

5.1. Carte radio P12

5.2. Carte robot P14

5.3. Carte communication P16

5.4. Carte connexion P18

6.1. Nomenclatures P20

6.1. Nomenclature de la carte radio P20

6.2. Nomenclature de la carte robot P21

6.3. Nomenclature de la carte communication P226.4. Nomenclature de la carte connexion P23

7. Travail demandé P24

8. Proposition de plan pour le rapport P25






Evolution du robot aspirateur

1.1 Amélioration du système existant

Problématique : Commande à distance par ondes radio du robot aspirateur avec l’ajout de

modules qui permettent la commande via un ordinateur.

L’objectif terminal de cette étude est d'améliorer la structure existante en lui rajoutant un outil

de surveillance par ordinateur : à partir du robot, le travail consistera à réaliser la partie

communication avec l'utilisateur via l'outil informatique.

Afin d’améliorer ce robot aspirateur, nous avons décidé de lui rajouter plusieursfonctionnalités :

- Commande à distance par le biais d’un ordinateur.

- Commande sans fil par onde radio.

- Programmation du robot par câble Ethernet.

- Possibilité d’accéder au robot aspirateur depuis n’importe quel ordinateur dans le

monde par le biais d’un web serveur.

- Possibilité de visionner l’intérieur de son domicile et de l’explorer grâce à une

camera embarquée sur le robot aspirateur.






2. Description fonctionnelle du système technique

2.1 Evolution du diagramme Sagittal


ROBOT ASPIRATEUR ROOMBAAMELIORE OT1

Commande à distance

OT5Unité de cloisonnement

OT2

Chargeur de batterieOT4

Socle de chargement

OT3

M/A

Ordres,consignes,entretien

L1

Accès à l’énergie Electrique

L4

Signal infrarougezone de nettoyage

L3( IR

OT2)

Signal infrarougedétection socle

L6( IR

OT3)

Distribution de l’énergieL

5

Utilisateur

Signal infrarougeL

11(IR

OT5)

Ordre :Mise en fonctionnement,

consignesL

10

Informationslumineuseset sonores

L2

Energie

électriqueL

7

Réseau EDF230V/50Hz

Pièce à nettoyer

Poussièresau sol

L8

Contact sol,mur,

obstacle

L9

Ecran OT6

Videoutilisateur

L13

Signal vidéo dela camera

L12





2.2 Nouveaux éléments du système pris deux à deux

Utilisateur – Commande à distance

L10 : L’utilisateur, envoie des informations de mise en fonctionnement ou d’arrêt, desconsignes de nettoyage, de retour au socle de chargement ou d’orientation du robot.

Commande à distance - Robot aspirateur

L11 : La commande XBEE envoie un signal, onde radio représentatif du fonctionnement

désiré.

Robot aspirateur - Ecran

L12 : La caméra embarquée transmet le signal vidéo acquis par le robot aspirateur.

Ecran - Utilisateur

L13 : L’écran restitue le signal vidéo acquis par le robot à l’utilisateur.






3. Schéma d’agencement des différentes

cartes du thème 2012 : Robot aspirateur

3.1. Agencement des cartes:


PC1 avec page

HTML

PC2 avec logiciel

commande robot

Carte COM

ModuleWebserveur

Module Radio

Carte CDE ROBOT

Module caméravidéo

Module XBEE

ROBOT ASPIRATEUR ROOMBA

Liaison radio XBEE ou BLUETOOTH

Liaison radio WIFI

Ethernet Liaison série

Liaison série

PC avec WIFI pour visualisation du

signal vidéo

Liaison série

PC1 et PC2 peuvent être identiques mais on utilise une liaison ou l’autre.

Il y aura un module de programmation à faire pour les modules radio XBEE et Bluetooth

RS232





3.2. Définition des cartes:

1. carte Communication (COM) :- liaison avec PC par câble Ethernet

- liaison série avec logiciel de commande du robot ou pour la programmation du Web serveur - LCD pour visu du choix de fonctionnement avec 4 BP pour naviguer.

- possibilité de commander le robot avec seulement les BP de la carte.

2. carte Transmission radio- possibilité de monter soit un module Bluetooth soit un module Xbee. Cela permet de tester les

2 modes de transmission radio.

- mesure du courant consommé par le module pour exploitation sur logiciel de mesure.

3. carte robot- liaison avec module radio XBEE.

- liaison série avec robot (prise DIN)

- liaison avec 2 fils pour se mettre en parallèle sur BP démarrage robot (pour mise sous tension

à distance)

- système de mesure de Ubat.

- Alimentation de la carte radio.

- communication par RS232 pour commande directe du robot via logiciel de commande

(Roombacomm)

4. Caméra- caméra IP (montée à l’avant du robot)

- Réception par le réseau WI-FI du l’établissement ou directement sur un PC disposant du

WIFI.

5. Ordinateur- liaison avec la caméra.

- liaison série avec la carte communication grâce au logiciel Roombacomm ou pour la

programmation du Web serveur

- liaison avec la carte communication par câble Ethernet

6. Carte connexion- Permet une connexion simple des différentes cartes au Robot.






4. Schémas structurels

4.1. Carte radio






4.2. Carte robot






4.3. Carte communication






4.4. Carte connexion






5. Implantation des composants

5.1. Carte radio






Dessus Dessous






5.2. Carte robot






Dessus Dessous






5.3. Carte communication






Dessus Dessous






5.4. Carte connexion






Dessus

Dessous






6. NOMENCLATURE

6.1. Nomenclature de la carte radio

Résistors

2 R1, R10 120 Ω

1 R2 390 Ω

1 R3 1kΩ

1 R4 100kΩ

8 R5, R11-R14, R16, R17, R20 10k Ω

3 R6, R7, R19 470 Ω

1 R8 10kΩ

1 R9 10 Ω

1 R15 220 Ω1 R18 10kΩ

Condensateurs

4 C1, C2, C4, C5 100nF

1 C3 100uF

Circuits

1 U1 XBEE2

1 U2 LM 358 ou TL0821 U3 LM317T

1 U4 F2M03GLA_ADAPT

Transistors

1 Q1 BC557

2 Q2, Q3 BC547

Diodes

1 D1 1N4007

2 D2, D3 1N4148

Autres

1 BP1 Bouton poussoir

1 J1 HE-10

1 J2 CONN-SIL2

14 J3-J16 points test

3 LED1-LED3 LED

1 RV1 potentiomètre 220KΩ






6.2. Nomenclature de la carte commande robot CDE_ROBOT

Résistors

2 R1, R15 4k7

1 R2 220 Ω2 R3, R5 330 Ω

1 R4 100 Ω

4 R6, R17-R19 10k Ω

1 R7 100kΩ

7 R8, R9-R11, R13, R14, R16 1kΩ

Condensateurs

1 C1 100uF

8 C2, C12-C18 100nF

2 C4, C5 22pF5 C6-C10 1uF

Circuits

1 U1 7805

1 U2 4N25

1 U3 MAX232

1 U4 74HC4052

1 U6 PIC16F876A

Transistors

1 Q1 BC547

Diodes

1 D2, D3 LED

1 D4 1N4007

Autres

2 BP,RESET Bouton poussoir

1 RJ12 - ICD Connecteur RJ12 programmation PIC

1 BR1 Pont de diode 2W

3 J1, J2,J7 CONN-SIL2

1 DSW1 DIP SWITCH 4

2 J3,J8 CONN-SIL4

1 J4 CONN-D9F

2 J5, J11 HE-10

1 J10 Connecteur 3 points

14 PT1-PT14 points test

1 X1 Quartz 20 MHz






6.3. Nomenclature de la carte communication COM

Résistors

6 R1, R14, R20-R23 4k7

1 R2 100 Ω

1 R3 6k85 R4, R6, R9-R11 1kΩ

1 R5 10 Ω

1 R7 680 Ω

1 R8 330 Ω

2 R18, R19 10kΩ

Condensateurs

1 C1 100uF

8 C2, C10-C15, C17 100nF

2 C4, C5 22pF

4 C6-C9 1uF

Circuits

1 U1 7805

1 U2 PIC16F877A

1 U3 MAX232

1 U4 74HC4052

Transistors

1 Q2 2N2222A

Diodes

1 D1 LED Verte

1 D2 LED Rouge

1 D3 LED Rouge

1 D4 1N4007

Autres

5 FB, FD, FG, FH, RESETBouton poussoir

1 RJ12 - ICD Connecteur RJ121 J1 +12V

1 J2 0V

1 J3 Connecteur DB9

2 J4,J7 CONN-SIL5

1 DSW1 DIP SWITCH 4

1 J8 Connecteur radio

1 LCD1 AFFLCD_4X20

16 PT1-PT16 Point test

1 RJ45 connecteur RJ45

1 SP1 WEB SERVEUR

1 X1 Quartz 20 MHz






6.4. Nomenclature de la carte connexion

1 J1 Connecteur Batterie

1 J2 Connecteur roue1 J3 Connecteur robot

1 J4 Connecteur interrupteur MEF

1 J5 Connecteur Tx Rx masse robot

1 J6 Point test +Batterie

1 J7 Point test Roue1

1 J8 Point test Roue 3

1 J9 Point test VCC

1 J10 Point test Rx Robot

1 J11 Point test Tx Robot

1 J12 Point test Roue 2

1 J13 Point test Inter MEF C1 J14 Point test Inter MEF E






7 -Travail demandéL’étude du système est répartie entre 3 groupes de travail. Ces groupes auront à réaliser au

total 3 cartes électroniques.

Tous les capteurs et les moteurs utilisés sont ceux déjà implantés dans le robot. Pour tester

les cartes réalisées, vous pourrez soit les connecter sur la carte connexion du robot, soit utiliser

un (ou des) capteur(s) extérieur(s) supplémentaire(s). L’ensemble sera implanté sur le dessus du

robot.

Constitution des groupes de travail :

Groupe 1

:

Etude de la communication entre le PC et le robot soit par web serveur soit par logiciel à l’aide

de la carte COM.

Groupe 2

:

Etude de la carte de commande du robot : CDE_ROBOT.

Groupe 3

:

Etude des liaisons radio pour la commande à distance (CARTE RADIO) et pour la vidéo

(WEBCAM WIFI).

NB : Pour fonctionner le système nécessite 2 cartes radio identiques : 1 branchée sur la

carte COM et 1 branchée sur le robot par l’intermédiaire de la carte CDE_ROBOT. Il

faudra donc utiliser la carte radio d’un autre groupe pour faire fonctionner l’ensemble.De même, la webcam sera mutualisée.






8. Proposition de plan pour votre rapport :

Le rapport devra comporter environ 25 pages hors annexe(s). En annexe, ne pourrontfigurer que les documents constructeurs indispensables à la compréhension du rapport. Il devra

comporter un sommaire et les pages devront être numérotées.

Le rapport pourra suivre le plan suivant:

La partie présentation n'apparaît pas dans le dossier mais doit être parfaitement connue pour

l’examen. Un résumé de cette partie, avec des compléments originaux est demandé au départ.

1. Etude fonctionnelle de 1er degré de l’ objet technique.

• Schéma fonctionnel de 1er degré.• Explications des fonctions principales.

• Définitions des liaisons.

2. Explications à propos des fonctions étudiées.

• Position et justification de la présence des fonctions au sein du système ;

• Schéma fonctionnel de 2nd degré des fonctions principales ;

• Schémas structurels avec repérage des fonctions secondaires ;

• Définitions des liaisons ;

• Etude détaillée de chaque fonction secondaire qui peut comporter par exemple :

• Schéma structurel de la fonction secondaire ;• Explications du fonctionnement de la fonction secondaire ;

• Calcul ou justification des composants ;

• Définitions des points tests ;

• Chronogrammes théoriques et/ou oscillogrammes ;

• Algorithme de fonctionnement ;

• Programme de test ;

• Etc…

• Méthode de mise en œuvre des cartes ;

• Relevés des mesures.

3. Algorithme et programmation éventuels des cartes étudiées.

4. Documents de fabrication.

• Schémas structurels (réalisés par le binôme) et nomenclatures.

• Typons avec identification des faces et schémas d'implantation.

• Plan de câblage (définition de la connectique).

5. Annexe : Documentations des fabricants de composants.


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