CARAR Junior 2023 - vers un robot fonctionnel

19 mars 2023

Presque un mois sans faire de point d’avancement, alors où en sommes nous ?

L’objectif de ces derniers jours était d’avoir un robot fonctionnel pour la coupe Auvergne-Rhône-Alpes junior. Même si nous avons passé un très bon moment là-bas, d’un point de vu du robot, ce n’est pas une réussite à 100%, le robot n’a pas pu rouler sur les tables de jeux, il n’était pas prêt.

Cependant, nous avons bien avancé sur de nombreux de points. Principalement, le propulseur a été prototypé, testé, amélioré, re-testé puis intégré. Il reste un problème à régler avec les perturbations électromagnétiques, mais envelopper les moteurs dans du papier d’aluminium devrait régler le problème.

Guide du propulseur

Moteurs du propulseur

La structure a aussi bien avancé avec la fixation du toit, de l’arrêt d’urgence, de la batterie et de la tirette.

Prochain rendez-vous le 1er avril 2023, pour la coupe Auvergne Rhône-Alpes à l’INSA de Lyon !

Avancement

Du côté de nos tâches :

• Reprendre les tests avec la turbine
  • Aspiration : intégration + tests fonctionnels : fait !
  • Soufflage : abandon, nous allons tenter de propulser les cerises avec des roues.
  • Propulseur :
    • Prototype : fait !
    • Intégration : fait !
    • Tests fonctionnels : 90% - des problèmes de perturbation électromagnétiques
  • Rampe entre l’aspiration et le propulseur
    • Certaines balles tombent, une rembarde à rajouter
• Longer les bordures
  • Accostage : fait
  • Translation en longeant : à faire
• Transformer la base roulante en robot :
  • Installer le toit : fait !
  • Installer le mat balise
  • Installer le bouton d’arrêt d’urgence : fait !
  • Installer la tirette : fait !
  • Installer la batterie : fait !
• Améliorer la détection de l’adversaire
  • Carte de détection fonctionnelle
  • Tester la perturbation par un capteur en face : à faire
• Supervision
  • Mesurer la tension de la batterie et détecter une batterie faible
• Stratégie
  • Intégrer la détection de l’adversaire dans la stratégie

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Contacteurs et détection de l’adversaire

23 février 2023

 Inscription à la Coupe de France

Cette année, nous participons à la coupe de France de Robotique dans la catégorie "Legends" nouvellement créée. Une des conditions est de fournir un projet scientifique et un plan de communication. Voici le nôtre.

 Aspiration des balles

Le dernier prototype nous avait donné satisfaction, voici la vidéo.

Aspiration des balles avec le prototype (1 Mo).

Voici quelques photos de la construction de la version finale. Nous l’avons bien montée une fois sur le robot mais démontée presque aussi tôt pour s’occuper des contacteurs.

Aspiration cerises : démontée

Aspiration cerises : vue de face

Une autre raison pour laquelle nous avons démonté le système, c’est que lors de nos essais la turbine était maintenue à la main et que nous l’avons bousillée. Attention, les pâles de turbines sont vraiment dangereuses pour les yeux !

Turbine HS

Nous avons reçu les nouvelles turbines, mais nous ne les avons pas encore installées.

 Installation des contacteurs

Les contraintes de place sont assez fortes au niveau des contacteurs. Surtout que ceux-ci doivent être protégés car nous comptons sur eux pour longer des murs. Nous avons finalement un modèle qui nous satisfait. Voici le prototype :

Contacteur désassemblé

Contacteur assemblé

Surface en PTFE pour les frottements

L’intégration nous a quand même demandé un peu de temps. Mais les contacteurs sont maintenant câblés et raccordés à la carte électronique.

Contacteur "fin de course"

Contacteurs pour longer les murs

 Détection de l’adversaire

Nous avons fini la conception de nos cartes, commandé et reçu nos cartes de détection de l’adversaire.

Nous les avons aussi partiellement soudées. Nous avons commandé les mauvaises référence de LED, nous attendons la nouvelle commande. Nous n’avons pas encore soudé tous les capteurs. Nous attendons de valider un minimum le code avant de tous les souder.

Détection - dessus

Détection - dessous

Les quelques lignes de code montrent que la carte se comporte comme prévu, avec la possibilité de désactiver les capteurs un par un.

 Déplacement

Nous arrivons enfin à finaliser un mouvement qui nous tenait à cœur : avancer droit en faisant tourner le robot sur lui-même.
C’est probablement l’un des mouvements le plus complexe que le robot aura à faire et donc un bon moyen de valider notre architecture.

Avance et tourne ! (3 Mo).

Bref, la joie du robot holonome !

 Avancement

Du côté de nos tâches :

• Reprendre les tests avec la turbine
  • Aspiration : nous avons enfin un prototype concluant
  • Soufflage : abandon, nous allons tenter de propulser les cerises avec des roues.
• Placer des contacteurs sur le robot pour détecter les bordures : Fait !
• Longer les bordures
• Transformer la base roulante en robot :
  • Installer le mat balise
  • Intégrer la turbine : réalisation à 90%
• Améliorer la détection de l’adversaire
  • Électronique : carte reçue et partiellement soudée et testée
  • Programmation : sélection des capteurs opérationnelle

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Le robot se structure + détection de l’adversaire

15 janvier 2023

À force de faire des essais et de laisser traîner la carte sur le bureau, une patte de résistance qui traînait a arqué et ça nous a motivé à faire un support propre pour la carte électronique.

Support carte électronique

Support carte électronique

Nous avons profité de l’arrivée d’un jeune nouveau membre pour commencer la carte de détection de l’adversaire. Si tout se passe comme prévu, nous utiliserons des capteurs VL53L1X :

• Côté électronique, nous sommes proches d’avoir fini le schéma
• Côté programmation, nous arrivons à lire un capteur, notre code est sur github.

Enfin, nous avons fini notre article sur les astuces pour utiliser VS Code pour le Raspberry Pi Pico.

Du côté de nos tâches :

• Écrire notre mémo sur l’utilisation de VSCode avec le Raspberry Pi Pico : Fini à l’instant.
• Finaliser le code i2c non bloquant : Fait !
• Reprendre les tests avec la turbine
  • Aspiration : nous avons enfin un prototype concluant
  • Soufflage : les premiers essais donnent une bonne piste pour le prototype
• Placer des contacteurs sur le robot pour détecter les bordures
• Longer les bordures
• Transformer la base roulante en robot :
  • Fixer la carte électronique : Fait !
  • Installer le mat balise
  • Intégrer la turbine : conception ok
• Améliorer la détection de l’adversaire
  • Électronique : schéma à 90%
  • Programmation : lecture du capteur ok

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Carte Holonome 2023 - Enfin soudée !

2 décembre 2022

Nous vous avions présenté la carte nue, la documentation interactive de la carte mais pas la carte soudée ! Il lui manque bien un ou deux connecteur, mais la voici :

Carte Holonome 2023 soudée

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Codeurs et asservissement des moteurs

29 novembre 2022

Ce week-end, nous avons changé le châssis en medium 3 mm (cassé) par un châssis en contre plaqué de 5 mm. En démontant les moteurs nous en avons profité pour installer les codeurs à l’arrière des moteurs. En effet, nos moteurs sont équipés d’un axe arrière dédié à la fixation d’un codeur.

Axe arrière du moteur

C’est sur cet axe arrière que nous fixons notre codeur en kit.

Codeur en kit

Pour ceux qui ne connaissent pas trop le fonctionnement de la roue codeuse, il s’agit d’une petite diode qui va éclairer un disque strié. Un récepteur va détecter la variation de lumière due aux stries et ainsi compter le passage des stries. En ajoutant un léger décalage avec un second capteur, il est possible de déterminer le sens de rotation du disque. Quelques informations supplémentaire par ici.

Voici notre disque en détail, c’est quand même une jolie pièce !

Disque du codeur

Une fois l’ensemble tout remonté, nous revérifions que la lecture des codeurs et le pilotage des moteurs fonctionnent bien. Une petite surprise nous attendait sur le moteur 3, un court-circuit maintenait la broche PWM à la masse...

Bref, le robot était presque prêt à faire ses premiers tours de roue. Dernière étape avant un déplacement sommaire, l’asservissement des moteurs.

Asservissement des moteurs

Voici notre démarche pour régler notre asservissement. Notez qu’il s’agit d’un processus itératif et que nous nous arrêtons dès que le résultat nous semble correct. Nous ne sommes pas allés chercher l’optimisation !

Pour nos essais, nous fixons une consigne à 500 mm/s et un gain P arbitraire.

Réglage initial

L’oscillation montre un gain trop fort. Nous le divisons par 2.

Première réduction du gain

Observons la valeur finale, de 350 à 400 mm/s. Nous ajoutons un intégrateur pour améliorer la précision de l’asservissement.

Ajout de l’intégrateur

Nous sommes plus près de 500 mm/s, mais ça oscille énormément. Nous divisons par 10 le gain de l’intégrateur.

Diminution de l’intégrateur

Le début semble encore bien oscillant. Nous savons que la période de calcul influe grandement sur la stabilité d’un système. Nous la diminuons de 5 millisecondes à 1 milliseconde. Les résultats sont flagrants.

Réudction du pas de temps

La montée brusque suivie de l’atteinte de la valeur finale par une montée bien plus lente laisse supposer que notre gain proportionnel (P) est trop faible par rapport à notre gain d’intégration (I). Ayant gagné en stabilité en réduisant le pas de calcul, nous pouvons augmenter le gain P (en le doublant).

ré-augmentation du gain P

En conclusion, nous noterons que nous obtenons des résultats très corrects sans peaufiner les gains. Nos principaux ajustements ont été de multiplier ou diviser par 2, 5 ou 10 les gains.

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