les méandres du robot Boebot

1. Projet pédagogique robotique

2. • Conception d'un robot motorisé avec pinces, capteurs pour éviter
les obstacles (capteur ultrason motorisé), avec commandes en manuel
grâce à une télécommande
• Méthode : conception progressive pour parvenir au résultat
• 3 éléments essentiels : les aspects mécaniques (en complément du
Prototype initial, d'autres pièces ont été intégrées) ; la nature des
capteurs (par contact, infrarouge, ultrason) ; la programmation
informatique
Objectifs

3. Le microcontroleur
Le microcontroleur constitue le cœur du
système. Les informations provenant des
capteurs y sont traités. Il fournit en retour les
ordres pour actionner le robot ou allumer des
états de commande
Sortie câble
USB ordinateur
microcontroleur
Plaquette recevant les câbles et composants
(capteurs, résistances ..)
Câble reliant la plaquette à l'ordinateur
Câbles permettant de relier les points de branchement de la
plaquette aux ports entrée/sortie du microcontroleur
(barrette noire au centre)

4. L'interface sur le PC
commandes
Programmes déjà
produits et
à envoyer au robot via le
câble USB
Programme en
cours d'écriture

5. Premiers pas : test LED (diodes)
Plaquette sur le robot
' Robotics with the Boe-Bot – LED1.bs2
' {$STAMP BS2}
' {$PBASIC 2.5}
DEBUG "LED 1 et 2 éteintes et allumées"
DO
HIGH 12
PAUSE 500
LOW 12
PAUSE 500
HIGH 13
PAUSE 500
LOW 13
PAUSE 500
LOOP
Séquence d’allumage des LED
Code informatique résultant
Allumer LED sur port 12
durant 500ms
Allumer LED sur port 13
durant 500ms
éteindre LED sur port 12
durant 500ms
éteindre LED sur port 13
durant 500ms

6. Déplacement du robot (réglage)
DO
PULSOUT 12, 750
PAUSE 20
LOOP
Le robot se déplace grâce à 2 servomoteurs actionnés par des signaux électriques
modulés en largeur d’impulsion. Au préalable, ces servomoteurs doivent être calibrés.
Câblage sur la plaquette
Réglage consistant à stopper le mouvement
Envoi du signal de référence pour calibrer le servomoteur
Code informatique correspondant
Boucle pour répéter la trame du signal
Impulsion de 1,5 ms sur port 12
(1 impulsion = 2 µ sec)
Palier bas de 20 ms

7. Déplacement du robot (1)
' Robotics with the Boe-Bot – ServoP13Clockwise.bs2
' Run the servo connected to P13 at full speed clockwise.
' {$STAMP BS2}
' {$PBASIC 2.5}
DEBUG "Moteur sens horaire!"
DO
PULSOUT 13, 650
PAUSE 20
LOOP
Le moteur tourne dans le sens horaire
Le moteur tourne dans le sens horaire inverse
Traduction informatique
' Robotics with the Boe-Bot – ServoP13Clockwise.bs2
' Run the servo connected to P13 at full speed clockwise.
' {$STAMP BS2}
' {$PBASIC 2.5}
DEBUG "Moteur sens horaire!"
DO
PULSOUT 13, 850
PAUSE 20
LOOP
Traduction informatique
On peut donc combiner ces 2 moteurs et les associer chacun à une roue pour faire
avancer/reculer le robot, bloquer une des roues, actionner l'autre pour tourner à gauche ou à
droite
Impulsion de 1,3 ms sur port 13
(1 impulsion = 2 µ sec)
Impulsion de 1,7 ms sur port 13
(1 impulsion = 2 µ sec)

8. Déplacement du robot (2)
Il est possible de moduler la vitesse de déplacement
en faisant varier la largeur d'impulsion du signal de
1,3 ms (vitesse maxi sens horaire) à 1,5 ms (vitesse
nulle) et de 1,7 ms (sens horaire inverse) à 1,5 ms. Si
la temporisation T entre impulsions dépasse 20 ms,
le déplacement est saccadé. Donc T=20 ms est le
paramétrage optimum
On peut déterminer la distance parcourue par
le robot. Ici, à la vitesse maxi (23cm/s), la
distance est déterminée dans la boucle FOR
NEXT (valeur=41 correspondant à 2,22s).
Le robot parcourra alors 51 cm.
On peut donc prédéterminer un processus automatique : le robot avance d'une distance x,
pivote à gauche, recule d'une distance y, pivote à droite et le cycle recommence.
FOR counter = 1 TO 41
PULSOUT 13, 850
PULSOUT 12, 650
PAUSE 20
NEXT
Impulsion roue gauche
Impulsion roue droite

9. Déplacement du robot (3)
En résumé, on peut donc prédéterminer un processus automatique :
le robot avance d'une distance x / pivote à gauche/ recule d'une distance y /
pivote à droite et le cycle recommence si on inscrit la séquence dans une boucle.
On peut aussi décrire une séquence plus compliquée, dans la mémoire du
microcontroleur !
Mais quid de la situation si un obstacle survient !

10. Capteurs mécaniques « moustaches » (1)
Les 2 moustaches agissent comme de simples interrupteurs mécaniques : un obstacle
touché par une moustache ferme le contact et provoque le changement d’état de
l’entrée sur laquelle elle est reliée. On peut alors programmer le robot en fonction de
l'état de ces contacts : tourner à droite si la moustache gauche est sollicitée. L'inverse
pour la moustache droite. Si les 2 moustaches sont sollicitée, le robot recule et assure 2
rotation gauche de 90° pour faire demi tour.

11. Capteurs mécaniques « moustaches » (2)
' {$STAMP BS2}
' {$PBASIC 2.5}
DEBUG "test des moustaches"
pulse VAR Byte
FREQOUT 4,2000,3000
DO
IF (IN5=0) AND (IN7=0) THEN
'arrière et demi tour
GOSUB arriere
GOSUB gauche
GOSUB gauche
ELSEIF (IN5=0) THEN
'arrière et droite
GOSUB arriere
GOSUB droite
ELSEIF (IN7=0) THEN
'arriere et gauche
GOSUB arriere
GOSUB gauche
ELSE
'continue
GOSUB avant
ENDIF
LOOP
Programme principal
avant:
PULSOUT 13,850
PULSOUT 12,650
PAUSE 20
RETURN
gauche:
FOR pulse=1 TO 15
PULSOUT 13,650
PULSOUT 12,650
PAUSE 20
NEXT
RETURN
droite:
FOR pulse=1 TO 15
PULSOUT 13,850
PULSOUT 12,850
PAUSE 20
NEXT
RETURN
arriere:
FOR pulse=1 TO 40
PULSOUT 13,650
PULSOUT 12,850
PAUSE 20
NEXT
RETURN
Sous-programmes
Buzzer (départ)
Moustaches gauche et droite sollicitées
Moustache gauche sollicitée
Moustache droite sollicitée
Aucune sollicitation (poursuite avance)

12. Détection d'obstacle par infrarouge(1)
Principe : une source émet de la lumière infrarouge vers un objet et
un récepteur analyse les ondes réfléchies pour en déduire la distance
à L'objet

13. Détection d'obstacle par infrarouge(2)
' {$STAMP BS2}
' {$PBASIC 2.5}
irDetectionGauche VAR Bit
irDetectionDroite VAR Bit
DO
FREQOUT 8, 1, 38500
irDetectionGauche = IN9
FREQOUT 2, 1, 38500
irDetectionDroite = IN0
DEBUG HOME, "irDectectionGauche = ", BIN1 irDetectionGauche
DEBUG CR , "irDectectionDroite = ", BIN1 irDetectionDroite
PAUSE 100
récepteurs
émetteurs
Émission infrarouge 38,5 Khz port 8 (gauche)
Réception détecteur gauche port 9
Émission infrarouge 38,5 Khz port 2 (droit)
Réception détecteur droit port 0
Lecture du résultat (0 ou 1 suivant l'état de réception du signal sur
chaque récepteur)

14. Détection d'obstacle par infrarouge(3)
On peut construire le même type de programme qu'avec les capteurs « moustaches »
en fonction de l'état des récepteurs infrarouges
DO
FREQOUT 8, 1, 38500 ' Store IR detection values in
irDetectLeft = IN9 ' recueil signal à gauche
FREQOUT 2, 1, 38500
irDetectRight = IN0 ' recueil signal à droite
'les 2 détecteurs sont sollicités
IF (irDetectLeft = 0) AND (irDetectRight = 0) THEN
GOSUB Back_Up ' recul du robot
GOSUB Turn_Left ' demi-tour
GOSUB Turn_Left
ELSEIF (irDetectLeft = 0) THEN ' détecteur gauche sollicité
GOSUB Back_Up ' recul
GOSUB Turn_Right 'pivote à droite
ELSEIF (irDetectRight = 0) THEN ' détecteur droit sollicité
GOSUB Back_Up ' recul
GOSUB Turn_Left 'pivote à gauche
ELSE ' ne détecte rien, le robot avance
GOSUB Forward_Pulse ' avance
ENDIF ' retour au début
LOOP

15. Détection ultrason
Principe physique
Câblage sur port 15
CmConstant CON 2260
cmDistance VAR Word
time VAR Word
DO
PULSOUT 15, 5
PULSIN 15, 1, time
cmDistance = cmConstant ** time
DEBUG HOME, DEC3 cmDistance, " cm"
PAUSE 100
LOOP
Émission du signal
Calcul de la distance
Recueil écho
Affichage du résultat
Code informatique correspondant

16. Télécommande(1)
Jusque maintenant le robot était livré à lui même sans contrôle direct de la part de
l'utilisateur. Doté de capteurs et d’une séquence prédéterminée, il pouvait évoluer par
lui-même de manière autonome.
La télécommande est un équipement qui permet de prendre le contrôle en direct du
robot.

17. Télécommande(2)
Le signal envoyé par la
télécommande au récepteur
infrarouge du robot possède
une structure précise qui
peut être analysée par le
microcontroleur. On peut
ainsi savoir à tout moment
quelle touche est appuyée

18. Et encore bien d'autres capteurs !
Le robot peut aussi être équipé de bien d’autres capteurs : voici quelques exemples
Détecteur de CO (monoxyde carbone),
CH4 (méthane), C2H5OH (alcool), LPG
(propane)
Gyroscope et température
altimètre
GPS
Pression atmosphérique Détecteur d’humidité

19. Pinces
Le robot peut être équipé de pinces
à l’avant pour prendre de petits objets.
Ces pinces sont actionnées par un servomoteur
situé à l’arrière du robot. Servomoteur et
pinces sont reliés par une tringle en laiton
passant sous la carte électronique.
L’usage de la télécommande est fortement
recommandé pour utiliser ce dispositif
à distance.
Servomoteur arrière Tringle de liaison

20. Projet final : intégration de l’ensemble des
éléments
Et maintenant place à la démonstration !
Récepteur infrarouge et télécommande
Capteur ultrason monté sur servomoteur
pour un balayage grand champ
pinces
Personnalisation avec pièces de mécanno
+ ajout seconde plaque d’essais