Projet 5A 2020 2021
Dans le cadre de notre projet de 5A, nous avons choisi de travailler à l'amélioration des robots de Polybot dans l'objectif de participer à la Coupe de France de Robotique 2021.
Présentation du projet
La coupe de France de robotique
Présentation et objectifs
Consignes et contraintes
Présentation du robot principal
Deux robots sont actuellement en préparation pour participer à la coupe de France de robotique. Mais pour l’instant seul le premier robot est déjà avancé. Pour ce projet on se concentrera donc principalement sur ce premier même si la plupart de nos actions seront applicables sur le second robot quand il sera construit.
Composants du robot
Fonctionnement du robot
Présentation de notre projet
Objectifs
Cette année, nous avons choisi de travailler sur 2 sous-projets :
- Projet 1 : Réalisation d'une carte de puissance pour les robots
- Projet 2 : Récupération des informations sur le fonctionnement du robot à distance
L'objectif du projet 1 est de réaliser une carte de puissance afin de protéger la batterie et d'avoir une alimentation stable. On devra également prévoir le cas où l'on ajoute une carte Raspberry sur le robot. En effet, la Raspberry nécessite une alimentation continue tandis que la STM32 non. Florian et Flavien s'occuperont de cette partie du projet.
L'objectif du projet 2 est de récupérer des données sur le bon fonctionnement du robot (coordonnées, état, tension de la batterie...). Nous allons donc choisir un mode de communication fiable nous permettant d'afficher toutes ces données sur un ordinateur, une tablette ou un smartphone. Si nous avons le temps, nous développerons peut-être une application permettant de se connecter au robot et d'afficher les informations recueillies. Cette application pourrait également servir à connecter les autres robots (actuels ou futurs) de Polybot. Camille et Valentin s'occuperont de cette partie du projet.
Participants
| Prénom & Nom | Filière |
|---|---|
| Camille Langrand | IESE-5 |
| Flavien Mougeot | IESE-5 |
| Florian Jacquin | IESE-5 |
| Valentin Blumert | IESE-5 |
Tuteur: Sylvain Toru
Organisation de notre équipe
Projet 1 : Carte de Puissance
Le but de ce projet est de réaliser une carte d’alimentation polyvalente qui pourra s’adapter sur les deux robots. Le but de cette carte est de fournir des alimentations stables, tout en protégeant la batterie contre la décharge abusive, et d’isoler aussi la Raspberry contre les arrêts d’urgence qui l'endommagent.
Cahier des charges
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Les circuits de puissance:
- 5V (200mA max)
- STM32L432 (mini STM)
- 5V (4A max)
- STM32 (0.5A max)
- Servo (2.5A max)
- 5.2V (2A max)
- Raspberry
- 12V (4A max)
- Moteur pas à pas
- Moteurs
- Connecté en direct sur la batterie via le contrôleur
Tensions de coupure:
- 90% de Vnom => 13.32v
- Buzzer
- Led
- 85% de Vnom => 12.58V
- Coupure moteurs
- Coupure 5V (STM principale, servo)
- Coupure 12V (Moteur pas à pas)
- 80% de Vnom => 11.84V
- Coupure Raspberry
(avec Vnom=14.8V et Vmax=1.144*Vnom=17V)
Réalisation
Comme vu plus haut, on part sur une solution de protection et d'alimentation gérée et coupée par une STM32. Nous allons voir ici comment nous coupons l'alimentation dans les cas de batterie faible.
Circuit relais
Nous optons pour une solution de coupure à base de relais normalement ouverts. Ils seront pilotés par des transistors BLUMS NMOS, et reliés à la tension de batterie comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous.
Ces relais ont une résistance de 113 ohm et ont une tension de bobine de 5V. Donc ces transistors sont dimensionnés pour faire passer du 50mA dans la bobine du relais.
Projet 2 : Écran de contrôle
Etude préliminaire du sujet
Cahier des charges
- Système fiable, donc plateforme Raspberry/STM et moyen de communication RF/bluetooth/WiFi à choisir par rapport à ça.
- Documentation du projet sur le wiki polybot
- Affichage des infos comme :
- Coordonnées des robots
- Etat (blocked, busy, idle etc)
- Point du suivi du parcours
- Tension de batterie
etc
- Boutons de contrôle/écran tactile/switchs?
Contraintes
- Interdiction de commander le robot à distance pendant la compétition
- L'organisation de la Coupe de France utilise des dispositifs radio à hautes fréquences pouvant entraîner des dysfonctionnements.
- Un grand nombre de robot sera présent à la compétition, attention aux interférences.
- On désire un système fiable.
Environnement de travail
Étapes principales du projet 2
Choix, commande et montage des composants
Pour répondre au cahier des charges, nous avons choisi d'utiliser le Bluetooth comme moyen de communication entre la STM et notre ordinateur/tablette/smartphone. Pour cela, nous allons utiliser le composant HC-06 qui permet de réaliser une liaison Bluetooth entre STM et un autre appareil.
Nous avons également décidé de stocker les données recueillies afin d'analyser les potentiels dysfonctionnement du robot.
Communication STM/PC
Protocoles de communication existants
Présentation du protocole CAN
Réalisation de la communication via bus CAN
Affichage des données
Choix des valeurs à afficher
Affichage des valeurs souhaitées
Réalisation de l'application
Interface
Programmation
Résultats et bilan du projet
Résultat et performances
Difficultés rencontrées
Améliorations possibles