Introduction

Ne serait-ce qu'en lisant son nom, n'attendez pas de ce robot qu'il vous fasse la cuisine ou qu'il vous passe le balai, ni même qu'il vous tienne compagnie : Il ne sert à rien. 

Ou plus exactement, il a servi de banc d'essai pour un maximum de facettes, tant matériel qu'électronique et surtout programmation/algorithmique. Il a aussi servi à mettre à niveau l'auteur avant qu'il ne coule ! Et enfin, beaucoup de ses organes (architecture, matériel, logiciel) sont facilement réutilisables pour les futurs robots

Tous comptes faits, il est très utile ! 

Voici donc sa description. J'espère qu'elle vous donnera envie d'en faire autant ou bien qu'elle vous aidera dans vos travaux de nuits blanches ou bien qu'elle vous inspirera d'autres idées pour d'autres robots ou d'autres domaines : l'important est d'être curieux.

Si vous souhaitez plus de détails, plus de logiciel, n'hésitez pas à m'écrire.

Bonne lecture. 

Définition

L'idée de départ était de faire un robot qui sache se tenir sur 2 roues , probablement parce que les thèmes d'équilibres instables, de positions actives sont attrayants et parce qu'ils font appel à des asservissements et de l'informatique très ludiques.

Donc, il tient en équilibre.

Mais il sait aussi se diriger en évitant les obstacles. Il a une autonomie de plus de 3 heures avec ses batteries au lithium polymère. On peut donc le "lacher" parmi les visiteurs au milieu d'un salon ou d'une exposition !

Enfin, un petit afficheur et une télécommande de lecteur de dvd permet, non seulement de le contrôler mais aussi de modifier les valeurs d'asservissement et le mode d'acquisition de son attitude : ces possibilités sont appréciées pour expliquer  le fonctionnement -ou le non fonctionnement- du robot aux élèves.

Architecture Générale

L'architecture s'articule autour de des moteurs et de 3 cartes. Les microprocesseurs dialoguent entre eux au moyen du bus I2C.

La famille de microprocesseurs utilisée est celle de microchip ; non pas que les autres fabricants soient moins bons ou meilleurs mais simplement parce que je possédais l'environnement de développement du logiciel ainsi que la sonde ICD de programmation et de debug. 

Tout le logiciel est écrit en C. Le compilateur est le CCS (il est payant mais il est important de pouvoir compter sur la qualité d'un compilateur et d'éviter de le suspecter en cas de bug... )

Moteurs

Les moteurs sont des moteurs du commerce (gotronic EMG30) qui incluent un réducteur 30:1 et un encodeur donnant une impulsion par degré. Ils  ne sont pas très puissants mais fiables et compacts. Au résultat, la consommation totale de courant en équilibre est de quelques centaines de milliampères. 

Carte moteurs 

Cette carte comporte un microprocesseur pour le contrôle des moteurs et un second dédié pour le calcul des déplacements et vitesses des roues. 

Les circuits de commande sont largement dimensionnés et pourraient piloter des moteurs beaucoup plus puissants.  L'alimentation en tension peut varier de 18 à 10 Volts sans problème. La carte intègre fusible, détecteur de tension, détection de surintensité, diodes schottky et filtrage anti parasite. Elle inclut le circuit de régulation classique permettant d'alimenter les microprocesseurs de cette carte.

Carte attitude

Cette carte comporte un micro processeur qui  acquiert le résultat de 3 capteurs : un gyroscope, un accéléromètre et un système de télémètres infra rouge.

Le microprocesseur calcule et fournit l'angle absolu du robot ainsi que sa dérivée. Ces informations sont nécessaires pour que la carte moteurs maintienne le robot debout.

On le verra plus loin : on peut choisir quel(s) capteur(s) et  filtre de Kalman utiliser pour fournir l'attitude du robot.

Carte navigation

Cette carte est dotée de 2 processeurs, l'un est chargé de l'interface homme-robot (afficheur et réception de la télécommande infra rouge). L'autre est chargé de la navigation et traite, entre autres, de l'évitement des obstacles.

Cet évitement est réalisé à partir de 6 télémètres infra rouge.

Noter enfin que cette carte possède un régulateur de tension à découpage pour l'alimentation en 5 volts régulés de tout le robot sauf carte moteurs.

Autres

Le robot est doté d'une batterie 4 éléments LIPO de 1800mA. La tension moyenne délivrée est d'un peu plus de 15,8 volts. Ces batteries sont localisées en haut du robot pour élever au maximum son centre de gravité.

Au sommet du robot, on a disposé en outre :

1. Une led d'alarme de tension d'alimentation

2. Une led infrarouge de réception de télécommande

3. Un afficheur 2x16 caractères  permet de connaitre les principales informations du robot (tension, mode de fonctionnement , totalisateurs et partiels de temps de fonctionnement, affichage des paramètres d'asservissement ...).

4. L'interrupteur de mise en marche

5. Une fiche jack d'alimentation externe pour les séances de mise au point