Robot différentiel

Robot différentiel

Type des robots :

Ils existent plusieurs types qui ont lien avec la fonctionnalité du rebot.

– Manipulateur : La majorité de ces robots sont à base fixe. Quand la base n’est pas fixe, elle est généralement montée à un rail. Il est un mécanisme qui consiste a une série de segments articulés et en glissant relativement l’un a l’autre pour la manutention des objets dans des différents degrés de liberté. Commandé par un ordi ou un opérateur. On retrouve dans cette catégorie les robots de manipulation, type « Pick And Place », des robots soudeurs ou encore des robots de peintures.

– Humanoïde : Catégorie la plus connue, en grande partie grâce à leur promotion faite par la science fiction, elle regroupe tous les robots anthropomorphes, ceux dont la forme rappelle la morphologie humaine. Ces robots ont généralement un torse, une tête, deux bras et deux jambes. On peut citer le robot Asimo de Honda. Parfois, certains de ces robots ne représentent qu’une partie du corps, comme le robot Nexi développé par le MIT. Lorsqu’un robot anthropomorphe imite non seulement l’apparence physique, mais aussi les comportements humains, on l’appelle un androïde. Un parfait exemple d’androïde est l’Actroid-DER de la société Kokoro. [5]

– Mobile : Un robot mobile a la capacité de se déplacer dans un environnement. Cette catégorie englobe tous les robots à base mobile. Les robots mobiles peuvent être autonomes (AMR) car ils sont capables de naviguer dans un environnement non contrôlé sans avoir besoin des outils de guidance électromécanique. Ils peuvent aussi compter sur ses outils de guidance qu’ils les permettent de se déplacer dans un routage prédéfini (AGV). UGV (Unmmaned ground vehicles) ça regroupe les robots actionnés par roues ou chenilles généralement exploités pour faire l’exploration (appelés rover : vagabond en En) et à pattes : D’abord, il y a la question du nombre de pattes et comment elles assurent la stabilité quand le robot est en mouvement. Ou plus critique, la stabilité quand il est immobile. Puis il y a la question de savoir comment les jambes propulsent le robot en avant ou en arrière. Les robots à pattes ou jambes sont un défi à concevoir et à construire, mais ils fournissent un niveau supplémentaire de mobilité par rapport aux robots sur roues. Les robots sur roues peuvent avoir un passage difficile lorsqu’ils se déplacent sur un terrain accidenté, mais un robot sur pattes bien conçu peut facilement marcher sur les petits fossés et passer des obstacles (bipèdes : difficultés à assurer l’équilibre et le contrôle / quadrupèdes : 4 pattes, plus faciles à équilibrer / hexapodes : 6 pattes, sont capables de marcher à des vitesses rapides sans tomber, et sont plus que capables de faire des virages et de se déplacer sur un terrain accidenté.)

– Drones : Un drone ou unmanned arial vehicle (UAV) est un aéronef sans passager ni pilote qui peut voler de façon autonome ou être contrôlé depuis le sol. La taille d’un drone aérien peut aller de quelques centimètres pour les modèles miniatures à plusieurs mètres pour les drones spécialisés (surveillance, renseignement, combat, transport et loisirs). L’autonomie en vol va de quelques minutes à plus de 40 heures pour ceux de longue endurance. Les drones militaires, ce concept a émergé durant la première guerre mondiale. A l’origine, le drone était un avion-cible à vocation militaire. Son développement a suivi le rythme des grands conflits du XXe siècle : Seconde guerre mondiale, guerre de Corée et les conflits du Moyen-Orient.

Les drones sont plus économiques tout en évitant de mettre en jeux la vie des pilotes et de déployer des troupes terrestres notamment pour les missions de reconnaissances, de surveillance et des attaques ciblées. Leur utilisation aux seins des armées est devenue prépondérante. Dans le civile, de nombreux domaines (Cinéma, télévision, agriculture, environnement, etc.). On a vu les drones susciter des applications inédites grâce à leur capacité à embarquer des appareils photos, des caméras, des caméras infrarouges ou des capteurs environnementaux. Plusieurs sociétés spécialisées dans le transport (DHL, UPS, Allship, La poste) ainsi que le géant de e-commerce Amazon travaillent sur des concepts de drone-livreurs. Ce type de service a été introduit en 2015 aux Émirats Arabes Unis pour la livraison des documents officiels.

Robot à base différentielle

Dans ce chapitre on va définir la configuration d’un robot à roues différentielles comme le robot élaboré lors de notre projet en justifiant ce choix parmi les robots mobiles relativement aux éléments de l’environnement. Ce chapitre présente dans un premier temps quelques généralités concernant les robots mobiles à roues et ainsi tous les points qui doivent être cités pour une meilleure perception de cette catégorie. On commence par l’étude théorique du modèle géométrique de robots différentiels, leur architecture cinématique, dynamique et tous les concepts nécessaires qui permettent d’établir un modèle contrôlable. Nous présentons ensuite la conception mécanique et la citation des composantes mécaniques. Cette partie comprenne les propriétés voulues du châssis Et le choix de roues motrices et des moteurs. L’étape prochaine consiste à définir la conception électronique du robot. Ça commence par donner la structure globale du système électronique. La conception électronique se termine par une présentation de la partie d’alimentation et le choix des batteries. Pour comprendre l’architecture de contrôle de robot, on va donner des rappels théoriques sur les techniques de navigation utilisés généralement pour le pilotage des robots mobiles. Puis, la détection des obstacles en citant les différentes parties du système sensoriel d’un robot mobile, cette partie sera faite par l’illustration des capteurs et leurs principes de fonctionnement. On va aussi parler sur la localisation du robot mobile. Finalement, Ce chapitre se termine par une présentation des méthodes de navigation ce qui va nous mener à atteindre l’objective du déplacement d’un robot mobile.

Evitement des obstacles : Le suivi de la trajectoire planifiée ne permet pas de garantir l’absence des collisions avec les objets statiques ou dynamique existants. L’évitement d’obstacles est un comportement de base présent dans quasiment tous les mouvements des robots mobiles, Ces collisions peuvent se produire lors de l’exécution de la trajectoire, dues à une localisation imparfaite, un plan imprécis ou des obstacles qui n’étaient pas dans le modèle de l’environnement utilisé pour la planification de trajectoire. Il faut donc ajouter des senseurs qui permettront au robot de détecter et d’´eviter les obstacles. La première chose à faire est de connaitre l’étendue de la zone de détection souhaitée afin de choisir les senseurs à utiliser. Comme mis en évidence au précédent, plusieurs types de senseurs comme un laser, des sonars ou des détecteurs de distance infrarouge sont couramment utilisées pour cette tache. Le laser a l’avantage d’être très précis et il couvre une zone importante. Les sonars ont l’avantage de couvrir une zone plus large que les infrarouges qui détectent seulement en ligne droite. Etant donné les limitations sur chacun des capteurs (précision, exactitude, taux de rafraichissement, couverture, détection de différents matériaux..), il s’avère utile d’en combiner plusieurs pour assurer une détection plus fiable et robuste.

MODE 01 : Line follower robot

La fonctionnalité de ce mode est que le rebot soit capable de suivre une ligne tracée au sol en utilisant ses capteurs de vision (vision sensors). Le modèle qu’on a choisi est constitué de trois (03) capteurs de couleurs CNY70 monté à l’avant du châssis (Leftsensor, Middlesensor et Rightsensor). Lorsque le capteur est en face du sol (blanc), son émetteur reçoit de la lumière est transmit cette information au micro contrôleur. Dans le cas où le capteur est sur une surface noire, aucune information ne serait transmise. Les moteurs du rebot vont être commandés en se basant des informations reçues des capteurs par le micro contrôleur. Le guidage de notre robot est fait par une bande noire tracée sur une surface blanche. Pour que le rebot fasse un mouvement tout droit l’OUTPUT des capteurs doit être en état normal. On a définit cette état par 101 où les chiffres 0 et 1 sont l’information transmise au micro contrôleur par les capteurs. L’état normal consiste à Leftsensor et Rightsensor sont face au sol et le Middlesensor est face à la bande noire. Lorsque cet état est perturbé, dans le cas des virages ou courbe, une action corrective aura lieu par la procédure suivante : Si le Leftsensor commence à transmettre un 0 ce qui est lié à un virage à gauche, le moteur gauche s’arrête et le rebot tourne à gauche jusqu’à l’état normal est atteinte. Si le Rightsensor change son OUTPUT en 0 donc le rebot doit tourner à droite en coupant le signal du moteur droit jusqu’à l’obtention de l’état normal.

Simulation du line follower par V-REP Pro EDU : L’illustration du fonctionnement du mode suiveur de ligne est faite par logiciel V-REP V-REP est un simulateur de robot avec un environnement de développement intégré. Cette application peut être utilisée pour: le développement d’algorithmes rapides, les simulations d’automatisation d’usine, le prototypage rapide et la vérification, la robotique éducation, la surveillance à distance liées, la sécurité de double-checking, etc. Les contrôleurs peuvent être écrites en C / C, Python, Java, Lua, Matlab, Octave ou Urbi. [12] Au début on doit crée une scène de simulation où on peut tester la logique de notre robot suiveur de ligne. Ce modèle va nous permettre de voire la simulation en temps réel même avant d’injecter le programme Arduino. Après on doit définir le routage sur lequel notre rebot doit utiliser comme une infrastructure de guidage. On clique avec la droite de souris est choisir « Add » « Path » « Segment type ». On ouvre le Path Edit Mode. La création d’un chemin est faite par l’ajout des nouveaux points « Insert new control point after selection » et la translation par rapport du point précédent. (Fig.3.13)

Table des matières

REMERCIEMENT
DEDICACES
LISTES DES FIGURES
LISTE D’ABREVIATIONS
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 01 : Introduction à la robotique mobile
1. Introduction
2. La robotique
3. Historique
4. Domaines d’application
4.1.Domaine industriel
4.2.Domaine militaire
4.3.Domaine médical
4.4.Domaine domestique
4.5.Domaine spatiale
5. Type des robots
6. Architecture d’un robot mobile
7. Conclusion
CHAPITRE 02 : Robot différentiel
1. Introduction
2. Choix du robot
3. Robot différentiel
4. Modèle géométrique
5. Conception mécanique
5.1.Cahier de charge
6. Conception électrique
6.1.Structure global
6.2.Alimentation
7. Architecture de contrôle
Table des matières
7.1.Contrôle du système
8. Détection des obstacles
9. Localisation et cartographie
9.1.Marier les données multi capteurs et cartographie
10.Suivi de trajectoire
11.Evitement des obstacles
12.Méthode de navigation
12.1. Navigation métrique
12.2. Navigation géométrique
12.3. Navigation topologique
12.4. Navigation par action associé à un lieu
12.5. Navigation par guidage
12.6. Navigation par approche d’un objet
13.Conclusion
CHAPITRE 03 : Conception, simulation et réalisation
1. Introduction
2. La conception du robot
3. Cahier de charge
4. Les composants hardwares
4.1.Carte Arduino UNO
4.2.Circuit L293D
4.3.Capteur de distance
4.4.Module bluetooth
4.5.Plaque d’essais et câbles jumpers
4.6.Moteurs à courant continu
4.7.Batteries d’alimentation
4.8.Châssis de véhicule
5. MODE 01 : Line follower robot
5.1.Simulation du line follower par V-REP Pro EDU
5.2.Circuit du suiveur de ligne
5.3.Programme Arduino
5.4.Simulation du système suiveur de ligne par ISIS
6. MODE 02 : Remote controlled via Blueooth
6.1.Circuit Arduino-Blutooth HC-05
6.2.Circuit RC via Blueooth
6.3.Programme Arduino
Table des matières
6.4.Montage du RC via Bluetooth
7. MODE 03 : Intelligent & Obstacle avoidence
7.1.Circuit d’évitement des obstacles
7.2.Programme du teste
7.3.Simulation du capteur ultrason et Arduino sur ISIS
7.4.Circuit du robot intelligent
7.5.Programme Arduino du robo intelligent
7.6.Simulation du robot intelligent par ISIS
7.7.Montage du robot intelligent
8. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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