Choix des capteurs et des moteurs
Pendant que nous attendions que le chassis soit fabriqué nous avons réfléchi aux capteurs à utiliser. Dans l’idée nous voulions mettre en place des capteurs simples à mettre en oeuvre dans un premier temps délivrant une information directe comme une distance, une tension… etc. Les objectifs de la base du robot étant d’avoir un asservissement correct pour les moteurs et de pouvoir prendre quelques mesures de distance pour commencer à faire « joujou ».
Les capteurs de distance
Notre attention s’est essentiellement portée sur deux types de technologies : l’Infrarouge et l’Ultrason. Chacune de ces technologies ayant ses avantages et ses inconvénients. Coté Infrarouge les avantages sont la rapidité de la mesure et le faible angle de détection (qui peut aussi devenir un inconvénient si l’on veut balayer un large espace avec des capteurs fixes.), en revanche ils sont sensibles à l’éclairement et à la couleur des objets, même si on arrive maintenant à avoir des capteurs qui permettent à peu près de ne pas en tenir compte. Il ont aussi une caractéristique de réponse pas forcément linéaire, ce qui rends la conversion de la mesure plus difficile.
Coté ultrasons on dispose d’un grand angle de détection, généralement une plus longue portée que les infrarouges et d’une caractéristique de réponse linéaire ce qui simplifie grandement l’acquisition de l’information. Par contre ces capteurs sont sensibles aux sons, enfin aux sources d’ultrasons (normal me direz vous), ils sont plus lents (eh oui le son se déplace moins vite que la lumière…), d’autant plus qu’il faut respecter un temps d’attente entre chaque mesure, pour que le signal sonore ait fini de faire des « rebonds » et ne vienne pas perturber la mesure suivante.
Pour nos tests, nous avons commandé un capteur de chaque type : un télémètre à ultrason SRF05 et un capteur de distance à infrarouge GP2Y0A02YK.
Télémètre US SRF05
Caractéristiques du télémètre US SRF05 :
- Alimentation : 5v
- Consommation : 4mA nominal
- Portée : 1cm à 4m
- Déclenchement : impulsion TTL positive de 10µs
- Signal écho : impulsion TTL positive de durée proportionnelle à la distance
Capteur de distance Sharp
Caractéristiques du capteur de distance Sharp :
- Alimentation : 5v
- Portée : 20cm à 1.5m
- Sortie analogique 0-5v
Au vu de la simplicité de mise en oeuvre des télémètres ultrasons nous avons décidé d’opter pour 3 capteur US à l’avant du robot disposés à 45°.
L’odométrie
Coté déplacement du robot nous avons besoin de connaître avec un peu de précision les déplacements « réels » du robot. Avant de commencer à mettre en oeuvre un système de vision ou autre tout aussi complexe nous avons opté pour un système classique d’odométrie sur les moteurs avec un encodeur optique en quadrature. Les moteurs que nous avons choisis sont les suivants :
Moteur Lynxmotion GHM03
- Tension nominale : 7.2V
- Vitesse à vide : 291 tr/min
- Rapport de réduction : 30:1
- Couple de blocage : 3.9 Kg.cm
- Courrant à vide : 150 mA environ
- Courrant axe bloqué : 3.80 A
Motoréducteur Lynxmotion GHM03
Nous avons choisi ce moteur pour deux raisons : d’une part il a une vitesse importante qui permettra au robot d’être réactif, tout en ayant un couple de blocage assez élevé. D’autre part il dispose d’un axe à l’arrière du moteur spécialement pour accueillir un encodeur. Nous avons donc, en même temps que les moteurs, commandé des encodeurs optiques en quadrature Lynxmotion.
Encodeurs en quadrature Lynxmotion QME01
- Résolution : 100 pas par tour
- Résolution avec quadrature : 400 pas par tour
- Fréquence : jusqu’à 30khz
Encodeur rotatif Lynxmotion
Ces codeurs permettrons une première approche de positionnement par odométrie avec un asservissement PID.
Voici une image résumant le positionnement des capteurs, des moteurs et des encodeurs :
. C’est comme cela que petit à petit Robert est né, un nom amusant pour un projet qui se veut sans prise de tête, just for fun. D’un coté plus technique nous voulions chacun un robot à nous, nous avons donc décidé de partir d’une base mécanique commune (chassis, moteurs, capteurs) pour ensuite le faire évoluer suivant nos envies. Par exemple nous n’avons pas les mêmes cartes de contrôle, Aquanum disposant d’une FoxBoard G20 et moi d’une Roboard RB-100. Par la suite, d’autres personnes sont venues se rajouter au projet et c’est aussi pour cela que nous avons gardé le principe d’une base commune. Cela permet à d’autres personnes de travailler chacune sur des parties différentes du robot et pouvoir mettre en commun facilement. Une autre raison pour laquelle nous avons commencé ce projet, est aussi de promouvoir la robotique en France. En effet même si de plus en plus la robotique tends à se démocratiser, on voit assez peu de personnes prêtes à se « mettre les mains dans le camboui » par peur d’une trop grande complexité ou manque de compétence. Robert serait donc l’occasion de fournir une base mécanique de robot, avec toute une architecture fonctionnelle permettant de modifier son comportement facilement grâce au code source fourni.
