Projets:Lab:2012:Couperobotique2013

About

Cette page en permet l'organisation d'une première participation à la coupe de robotique de l’Electrolab.

On va essayer de mettre par écrit tout ce qui c'est dis à l'oral ou sur la ML.

Page de Planète Sciences dédié à la coupe de Robotique 2013

Dates organisation

• 26 novembre 2012 : Limite d'inscription à la coupe
• 07 janvier 2013 : Renseigner le site web de plasci.
• 21 janvier 2013 : Dossier de projet à livrer à plasci
• TBD : Poster à livrer à plasci
• 8-11 mai 2013 : Le concours à la La Ferté-Bernard

L’équipe

• Pilou [Coordination, Asservissement(contrôleur moteur + capteur souris)]
• Stéphane(Raoul) [Balistique]
• Sébastien(3dsman) [recuperation/selection des balles]
• Ellyan [Mécanique]
• Pitrak [Mécanique/Menuiserie]

En renfort selon disponibilité des membres:

• David
• Crafty
• Clément(clmnt)
• David Rochelet

Objectif

1)Mettre en place une base de robot avec asservissement et détection pour éviter le robot adverse. (Afin d’être homologué et d’exécuter correctement les actions les plus simples).

2)Sur le temps restant mise en place de mécanique(et de capteur) afin d’exécuter plus d'action.

3)Gagner la coupe (a voir, si on a le temps :))

4)Manger du gâteau et boire du jus de fruit.

Base roulante

Asservissement

Carte Robo Claw

• La carte Robot Claw 2x5A est idéale pour commander 2 moteurs CC et supporte 2 encodeurs à quadrature, procurant ainsi un contrôle inégalé de la vitesse et des déplacements. La commande des deux moteurs peut se faire à l'aide d'une tension analogique, d'un signal RC ou d'un signal série. Compatible Arduino.

• Lors de chaque ralentissement ou changement de sens de rotation du moteur, la carte Robot Claw recharge la batterie, permettant une autonomie accrue du robot. La carte Robot Claw possède des modes indépendants pour la vitesse et la direction, facilitant la commande différentielle.

• Alimentation: 6 à 30 Vcc (NiMh, Lithium, accu au plomb)
• Cette carte ne peut pas être alimentée par une alimentation secteur.
• Courant de sortie: 2 x 5 A en continu (2 x 10 A en pointe)Sortie BEC 5 Vcc
• Signal de commande:
  • tension analogique 0 à 5 Vcc
  • signal radio RC
  • liaison série
• Supporte 2 encodeurs à quadrature
• Routine PID intégrée
• Indication de statut par Leds
• Protection thermique intégrée
• Plage de T°: -40°C à +125°C
• Dimensions: 50 x 48 x 18 mm
• Poids: 32 gr
• Fabricant: Basic Atom

Odométrie

Nous partons sur des capteurs couplé aux axes moteur (ils etaient deja sur les moteurs commandé et ca facilite le boulot)

On a évoqué les capteurs de souris optique, les capteurs directement sur les axes moteurs et la roue libre.

Ce sont des pistes a creuser...

Duncane nous indique ce lien http://www.digikey.fr/product-detail/fr/ADNS-2080/516-2309-5-ND/2509971

Ce circuit est disponible dans plusieurs souris pour gamer mais elles sont chère (50 a 100€)

WJL peut nous avoir 5 a 10 souris PS/2 de marque wyse qui utilise le capteur PAW3402 (datasheet)

ce type de capteurs est utilisé avec une modification de leur optique pour stabiliser des quadricoptere: http://www.diydrones.com/profiles/blogs/quad-position-hold-with-mouse-1

Il est possible de récupérer l'image du capteur pour verifier ce qu'il "vois", ce qui peut permettre des réglages dans le cas d'un changement d'optique (pour gagner en vitesse sans que le capteur ne se perde au prix d'une perte de précision (qui est de l'ordre de 0.04mm))

Il existe même des modules pré-monté pour les quadcopters (http://unmannedtechshop.co.uk/Optical-Flow-Sensor)

Moteurs

Utilisation de moteur DC avec réduction (plus simple que les brushless). L'encodeur à quadrature sera sur déporté de l'axe de transmission des moteurs.

Pour le dimensionnement des moteurs :

• Vmax = RPMmax / réduction * 2pi * rayon roue
• Accélération max = couple * réduction / rayon roue * 2 / poids

Unités :

• V : m/s
• RPM : tr/s (oui je sais RPM != tr/s)
• réduction : tr/tr
• rayon : m
• acc : m/s^2
• couple : N.m
• poids : kg

A l'arrache :

• rayon roue : entre 30 et 40 mm
• Vmax entre 75 et 150 cm/s

=> en sortie de réducteur : entre 3 et 8 tr/s (180/400 rpm)

• poids : entre 4 et 8kg
• accélération : vitesse max atteinte en 0,3s -> entre 2,5 et 5 m/s^2

=> en sortie de réducteur : entre 0,15 et 0,8 N.m (ps: le réducteur augmente le couple).

Certaines valeurs seront plus précises quand on aura fixé Vmax/roues/acc plus précisémment. Je vous invite à ajuster ces valeurs (et à refaire les calculs si je me suis planté).

Batteries

Loïc Geslin nous a fait remarquer a juste titre que: "les batteries LiPo ne sont autorisées que si elles sont rangées dans un sac ignifugé, et au final le gain en terme d'encombrement est souvent nul du fait du sac."

Nous partirions donc sur du nimh, d'autant plus que Pilou en aurait en stock

Microcontroleur "IA"

Pour le moment rien de precis de ce coté la... Pilou possède 2 mini2440

Thomas possède 1 Pandaboard

Stéphane possède 1 Raspberry Pi (temporairement il en as besoin pour un autre projet)

Stéphane possède 1 BeagleBoard (il peux peux-être en récupérer)

Les actions

La table

Une demi table serait dispo au lab et demanderait une mise a jour -> elle n'y est visiblement plus, une equipe a du la prendre...

Il y a aussi la problématique de trouver une place pour la table quelque-pars au lab qu'il nous faudra régler.

3dsman propose de s'en occuper avec l'aide d'autre personnes intéressées (Marie-Anne se propose de filer un coup de main) =>Le gâteau est une grosse part(sans jeu de mots) dans la construction de la table.(Va falloir faire chauffer la CNC) ==>Le gâteau ne sera pas construit en entier car aucune équipe n'envisage de s'occuper des bougies du derniers étages.

Matériaux pour la MAJ de la table:

• Verres
  • Tubes en pvc/plexiglass de 80mm de diamètres 80mm de haut (6 par demi-table)=> 39€ pour 2m chez abaqueplast (on a besoin de 50cm par demi-table en comptant les decoupes)
  • mdf de 5mm d'epaiseur pour le fond
• Assiettes -> c'est fait, on en a 4 entierement en MDF, il reste a les peindre (le fond etant de 6mm, il faudrait aussi peut etre les poncer si ce mm supplementaire est critique). On pourra voir a en echanger une avec une autre equipe qui aurait fait les bords en pin pour tester les differents modeles possibles.
  • Balles de ping pong(32 balles) -> 36 balles ont été achetées.
• Bougies
  • Tubes en pvc/plexiglass de 80mm de diamètres 40mm de haut (12 pour le premier étage complet 8 pour le deuxième)
  • Élastiques -> on a tout ce qu'il faut.
  • Balles de tennis(20 balles)
• Gâteau
  • Du MDF => j'ai une belle planche en 10 d'epaisseur et quelques une en 3 ou 4 qui devrais se ceintrer sans trop de difficulté
  • Du plexi
  • Bande réfléchissante Sur Radiospares : réf 359-3151
  • Bande noire pour le bac à cerise (du chatterton de 25mm de largeur) Sur Radiospares : réf 744-2369
• Cadeaux
  • Du MDF de 22mm d'épaisseur
• Peintures
  • Sol et texte au dessus du gâteau : Jaune trafic => RAL 1023 Mate
  • Assiettes et gâteau : rose => RAL 3015 Mate => une bombe a été achetée (en brillant mais j'ait pris une bombe de vernis mat a ajouter dessus)
  • Lignes suiveurs : Noir trafic => RAL 9005 Mate => acheté en bombe
  • Couleur équipe A : Bleu RAL => 5017 Mate
  • Couleur équipe B : Rouge RAL => 3001 Mate
  • Couleur neutre : Blanc => RAL 9016 Mate

Action 1 : Les cadeaux

Il faut pousser les cadeaux pour les faire basculer. (4 points pour chaque cadeau)

On partirait sur un système de piston ou de servomoteur simple.

Action 2 : Souffler les bougies

• Il faut "souffler les bougies" càd enfoncer des balles de tennis dans les tubes pvc.(Juste retenue par des élastiques donc il n'y à pas une grande force à fournir)
• Il faut enfoncer sa couleur (4 points pour chaque bougie).
• Les blanches sont l'action de coopération (20 points pour chaque équipe).

~Rien n'as été prévu pour cette action~

Action 3 : La cerise sur le gâteau "Balistique"

Il faut récupérer les "cerises" càd les balles de ping-pong et les envoyer en haut du gâteau.

• Les blanches sont les bonnes cerises (2 points par cerise).
• Les rouges/bleue les mauvaises cerises (nombre de point pour cette action divisé par 2 si 1 mauvaise cerise rentre dans le gâteau).

Cette partie est à réfléchir rapidement, elle conditionne la forme du robot. =>Rien ne nous empêche de faire une base temporaire pour faire les premiers réglages des déplacement et des des capteurs.

Capture des balles

Trois option évoquées en discutions informelle:

- une solution a base de plaque couverte de scotch double face qui viendrait se positionner au dessus des assiettes, assez simple a mettre en oeuvre, a voir pour le mécanisme de décrochage de de récupération des balles.

- une autre avec des tiges et des élastiques qui viendraient coincer les balles. A étudier au niveau mécanique, demande un positionnement plus précis du robot mais facilite la récupération.

-On peux pincer les assiettes et les soulever-basculer pour les vider dans un réservoir. => une solution avec un seul moteur a été proposée, a reflechir plus en detail pour assurer sa robustesse...

Apres quelques test et un proto l'option 3 a été retenue. Nous nous dirigeons donc vers une solution a base de pince "passive" (sans serrage) qui souleverait et ferais basculer l'assiette pour envoyer les balles dans un convoyeur les remontant vers un bac de stockage.

Tir

On part sur un tir par solenoide. Il nous faut encore faire des tests pour voir si on peut controller efficacement la puissance du tir

air comprimé, ressorts, élastiques, plusieurs options ont été évoquée.

Idée : vidéo

Action 4 : Pyramide de verres

Il faut déplacer les verres vers la zone de départ et les empiler pour plus de points.

Les rebords blanc () permettent juste d'aider à positionner les verres.

• 4 points par verre dans la zone
• Le nombre de points de chaque verre est multiplié par sa place en hauteur(1 verre au 3éme étage vaux 12 points)

A priori nous nous contenterions de tenter de déplacer les verres dans notre zone sans les empiler.

Action 5 : Funny action

Il faut gonfler un ballon sur le haut du robot après les 90 secondes en 10 secondes.(12 points)

Apres mesure on peut considérer que le ballon fait 2L et qu'il nessesite 0.035 bars de pression au maximum (au debut du gonflage).

Le gonflage du/des ballons peut être fait:

- Avec une réaction de bicarbonate et de vinaigre (a voir si le règlement le permet). =>Pas de liquide selon le règlement. => on oublie.

- Avec un réservoir d'air comprimé. =>Max 4 bars => necessite un reservoir de 0.5L min capable de resister a 4kg/cm².

- Avec une bombe d'air sec. =>Un peu dur de savoir si c'est interdis par le règlement.(sous forme liquide dans la bouteille, mais ne peux pas couler sur les tables de match).

- Avec un gonfleur électrique (pour les matelas gonflables)? => Trop gros. =>On oublie, j'ai testé c'est pas assez puissant.

- Avec une pompe sur bielle => idée a explorer.

- Pompe à diaphragme: http://cgi.ebay.fr/RC-Sub-Boat-Air-Gas-Liquid-Water-Micro-Pump-Type-B-DC5v-13v-Free-JST-Plus-/280999634668?pt=US_Character_Radio_Control_Toys&hash=item416ce226ec#ht_3540wt_1161 =>Espace réduit mais débit que d'1L/minutes c'est un peu cour pour remplir un ballon en 10 secondes

Liens

Un site avec pas mal de liens sur la récupération et l'utilisation de capteurs de souris pour l'odometrie des robots: http://www.pobot.org/Position-par-souris-optique.html

autres liens sur le sujet http://pickandplace.wordpress.com/2012/05/16/2d-positioning-hacking-an-optical-mouse/ http://botsnlinux.net/school_projects/mouse_paper_colloquium_22march11.pdf

Un pdf intéressant sur l'utilisation de ces capteurs pour les robots terrestres: http://students.asl.ethz.ch/upl_pdf/98-report.pdf

L'asservissement par pid, le principe:ici, la et ce pdf ci

Avancement

Choix de la motorisation:

• Roboclaw 2*5A
• 50:1 Metal Gearmotor 37Dx54L mm with 64 CPR Encoder

Choix du contrôleur:

• mini2440
  • mini2440 nous pose des soucis, mais le code est portable au cas ou on se trouve bloqué.
  • Pas assez d'I/O (adc) ajout de adc en i2c ou d'une arduino
  • La mini2440 nous as possé trop de souci, port rs bizarre, plantage de la carte au démarrage, problème de connecteurs=> On l'abandonne.
• Raspberry pi
  • Utilisation d'un usb/ftdi pour la com avec la roboclaw
  • Communication en i2c/spi avec un arduino pour commande servo/adc/io

Mécanique:

• système de récupération de balle en cours (prototype du systeme de remontée fait, a passer en module final, pince en cours)
• système de canon en cours d'amelioration. Les premiers test de tir ont été faits, on est bons sur la puissance, reste a gagner en precision. On devrait pouvoir tirer a environ 2 balles par seconde. L'ejection des mauvaise balle fonctionne pas mal, il faut l'ameliorer un poil pour éviter des blocages dans certaines situations.
• systeme de gonflage de ballon en standby, il faut avancer sur la base et le tir avant.
• Base roulante a faire

Alimentation

• 2 batterie nimh 7,2V en série (avec en tout 4 batteries)

TODO LIST:

• Méca
  • Faire une version finale du système pour remonter les balles.
  • Faire une base pour tout fixer => moteur, canon, remonte de balle.
• Elec
  • Carte charge condo et shoot canon
  • Carte interface raspberry/pi avec un arduino dessus
• Prog
  • Porter le code actuel vers la raspi
  • Faire les réglages d'asserv
  • Coder la carte interface vers la raspi

CDC Carte interface

Mécanique type shield a plugger sur la raspi

Liste de ce qu'il faut contrôler:

• Canon
  • 1 output pour le tir
  • 1 output pour la charge
  • 1 adc pour la tension de charge
  • 1 adc pour le capteur de couleur
  • 1 pwm pour le servomoteur
• Télémètre sharp
  • Entre 4 et 6 adc

Solution Arduino

Arduino en 3.3v

ATmega328 en DIP

• 4ADC en même temps que l'i2c
• 4PWM en même temps que l'i2c et les ADC
• reste 4 I/O

Mauvaise solution=> il faudrait le chip du mega pour avoir assez d'io

Solution I/O expander

• ADC
  • ADS7830 8-Bit, 8-Channel Sampling A/D Converter with I2C Interface
    • Peux s'alimenter en 3.3V
    • Référence de 2.5V interne
  • Utilisation de 2 CI pour avoir 16 ADC
• PWM(Servo)
  • PCA9685 16-channel, 12-bit PWM Fm+ I2C-bus LED controller
• IO
  • TBD

CDC Carte IHM

• Un arduino nano connecté en usb sur la raspi
• IHM
  • Ecran LCD 84x48 - Nokia 5110
    • 5 I/O
  • Encodeur rotatif 2 I/O
  • 2 bouton 2 I/O
  • 3 switch 3 I/O (sélection coté et stratégie)
  • Ecran matrice led
    • http://cgi.ebay.fr/3216-Bicolor-Red-Green-LED-5mm-Dot-Matrix-Display-Information-Display-Board-/160871008119
    • 4 I/O
    • Prévoir un DC-DC 5V et sa batterie perso