PPE Presentation - Robot suiveur de ligne

PPE 2007 – TSC2 – Groupe 6

Robot Suiveur de Ligne Bonnavent Marion Cornand Benoît Cottaz Jérémy Despres Stéphanie

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Présentation de la problématique 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 LIGNE PARCOURS PREETAIBLI  LIGNE NOIRE TRACÉE SUR UNE PLAQUE DE CONTRE-PLAQUÉ 2

Organisation de la présentation 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 électroniques B.CORNAND (17 à 20) V – Conception, finalisation et réalisation J.COTTAZ (21 à 26)

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Expression fonctionnelle du besoin Trajectoire

Utilisateur

Robot Suiveur de ligne

Suivre une trajectoire de façon autonome

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Algorigramme général Initialisation

Avancer en ligne droite

Détection de ligne à droite

Détection de ligne à gauche

Avancer vers la droite

Avancer vers la gauche

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Interactions avec l’environnement Energie

Surface de roulement

Lumière extérieure

FC5

FC4

FC6 Législation FC3

Robot suiveur de ligne

FC2 FC1

FP1

Trajectoire

Utilisateur Position spatiale du robot

FC6 Ne pas subir l’influence de la lumière FC5 Etre autonome en énergie FC1 autonome vis-à-vis de l’utilisateur FC2 FP1 Suivre la l’utilisateur ligne sur l’état de fonctionnement FC4:: Etre :Informer S’adapter à la surface de roulement (ambiante pente à 5% par FC3 aux normes (ISO 10279) exemple) 6

Ordre de choix des composants 1

2

3

Alimentations

Carte électronique et programmation PIC BASIC

4

Capteurs

Roues Motoréducteurs

Châssis

Processeur

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FAST Se Déplacer

Déplacer un mobile le long d’une ligne

Déplacer roue droite

Déplacer roue gauche

Suivre la ligne

Détecter la ligne

Alimenter

2 Piles 1,5V

Distribuer

Relais RL2220 / transistor 2N222A2

Convertir

Motoréducteur RM2 (Partie moteur)

Transmettre

Motoréducteur RM2 (Partie réducteur) et Roues

Alimenter

2 Piles 1,5V

Distribuer

Relais RL2220 / transistor 2N222A2

Convertir

Motoréducteur RM2 (Partie moteur)

Transmettre

Motoréducteur RM2 (Partie réducteur) et Roues

Acquérir

Capteur infrarouge CNY70

Traiter

PICBASIC-1B et AOP LF351

Communiquer

Carte électronique et Relais RL2220

Fonctionnement global ACQUERIR Capteurs CNY70

TRAITER Carte électronique (PICBASIC, AOP)

COMMUNIQUER PICBASIC

Trajectoire libre

ALIMENTER

DISTRIBUER

CONVERTIR

TRANSMETTRE

2 Piles 1,5V

Transistors, Relais

Moteurs

Réducteurs, Roues

SUIVRE UNE TRAJECTOIRE DE FACON AUTONOME

Trajectoire suivant la ligne

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PICBASIC Capteurs Signaux analogique, numérique et/ou logiques Interfaçage d'entrée Signaux numériques à traiter Unité centrale de traitement Signaux numériques traités Interfaçage de sortie Signaux analogique, numérique et/ou logiques

Actionneur

Opérateur

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

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Programmation PICBASIC Édition

Assemblage ou compilation

Simulation ou Émulation

Programmatio n

Essai

Saisie du programme en langage assembleur ou évolué

Traduction du langage assembleur ou évolué en code machine

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 Remplissage de la mémoire programme avec le programme en code machine

Vérification réelle du fonctionnement

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Programme PICBASIC ' Déclaration des constantes CONST CG=2 CONST CD=3 CONST MG=8 CONST MD=9 Début : 5 10

15

20

25

'La transition CG est relièe à l'entrée 4 'La transition CD est reliée à l'entrée 5 'La transition MG est reliée à la sortie 6 'La transition MD est reliée à la sortie 7

out MG,1 out MD,1 if IN(CG)=1 then goto 15 else goto 20 end if out MG,0 if IN(CG)=1 then goto 15 else goto Début end if if IN(CD)=1 then goto 25 else goto Début end if out MD,0 if IN(CD)=1 then goto 25 else goto Début end if

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Algorigramme détaillé Initialisation

Alimenter les moteurs simultanément

Phototransistor droit saturé Phototransistor gauche saturé

Arrêter le moteur gauche

Arrêter le moteur droit

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Justification du choix du PICBASIC-1S - Mémoire largement convenable - Nombres d’entrées / sorties suffisantes - Rapidité - Prix - Dimensions Dimension

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Principe de fonctionnement du CNY70 - A la fois émetteur et récepteur de rayons infrarouges - Agit sur la couleur du contreplaqué - Envoie une information analogique au microcontrôleur

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Principe de fonctionnement du CNY70 VCE

VCE

Emetteur

Récepteur

VCE ≈ 0V Phototransistor passant

VCE ≈ 5V Phototransistor bloqué 16

Carte électronique

Circuit PICBASIC LED PICBASIC Régulateur Potentiomètres de tension AOP Piles Permet laentrées visualisation de la Gère les capteurs et Adapte Permettent la tension d’ajuster de lalapile Transforme une Alimentent lent circuit mise sous envoie une tension aux et relais aux tension différents detension référence organes information analogique électronique une information logique « compréhensible » par le PICBASIC

Circuit Relais 2 Piles DIL 1,5V Transistors Relais RL2220 2N222A Moteurs RM2 Alimentent moteurs Permettent les l’alimentation de la de diriger et dedes bobine deux moteurs du relais faire avancer le robot

Moteurs non représentés

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Circuit Capteur I1

2,2

- 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 20

Choix des moteurs Caractéristiques

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 Dimensions du châssis Axe moteur

15° 210*150*5 3mm

Estimation Contrainte du CdCF Contrainte 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/min donc ωmoteur = Nmoteur x π/30 = 733 rad/s On trouve que R = 93.5  On choisit le rapport le plus proche soit 81. 21

Conception Châssis Moteur Circuit capteur R oue folle

Circuit capteur

Circuit Relais

Circuit PicBasic

Interrupteur

Moteur

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Problèmes rencontrés et Finalisation Finalisation du circuit des capteurs → Problème à l’entrée du PicBasic →

Etat bas AOP = 1.3V Etat bas AOP = 1.3V

Potentiomètr es

Etat Etat bas haut

PIBASIC Etat bas Etat haut

Réglage de la sensibilité des capteurs → Optimisation des lignes de conduite →

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Réalisation finale

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Réalisation finale (suite)

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Exemple 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.  

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Remerciements Les professeurs M. Burghartd, M. Bertha Les documentalistes du CDI Le Lycée La Martinière Monplaisir

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