Avancement : Robot autonome v0.1

Voici un petit apercu de mon avancement :

Comme vous pouvez le voir, malgré plusieurs essais de ma part, le résultat n’est pas extraordinaire, surtout dans le cas ou le robot évolue dans un environnement plutôt “bordélique”. La par exemple il s’est retrouvé coincé dans un petit coin de la pièce.

Ces tests me portent a croire qu’un robot autonome n’est pas viable a moins d’avoir un environnement très dégagé ou de grand espace. Je pense ajouter au projet une fonctionnalité permettant d’enregistrer des parcours de ronde.

Le plus simple pour cela serai d’avoir une fonction vocal. Dire au robot qu’on débute un enregistrement, lui ordonner des mouvements, puis lui dire commence moi cette ronde.

On pourrai imaginer pouvoir sauvegarder plusieurs séquences, définir des ordres simples. Je mets ca dans un coin et je pense que je tenterai d’opter pour cette solution dès que j’aurai ma board principal. Peu d’avancement actuellement tant que je ne l’ai pas. Je pense que je vais céder a mon avis et me procurer la snowball de Calao Systems

Je vais la commander cette semaine. Donc la suite du projet dans une dizaine de jour.

Premier programme avec Arduino : Moteur, Capteur et évitement d’obstacle

Mis en avant


Etape 1 : Mise en place de l’environnement

Sur Windaub rien de plus simple, il suffit de télécharger l’IDE Arduino ici

Concernant la configuration la encore c’est très simple, il suffit de :

  • Choisir le modèle de sa carte dans la liste disponible du menu Tools > board
  • Définir le port de communication utilisé dans Tools >Serial Port

De plus il existe un système de débug via le port série via le menu Tools >Serial Monitor, celui ci permet de debugguer son programme assez facilement a l’aide de la fonction Serial.write (XXX). Nous pouvons même simuler l’envoi de commande via une entrée standard toute prête.

Etape 2 : Premier programme : Test des moteurs

Voici un petit code permettant de tester vos branchements moteurs

int E1 = 5; //M1 Speed Control
int E2 = 6; //M2 Speed Control
int M1 = 4; //M1 Direction Control
int M2 = 7; //M2 Direction Control

int speed = 200;

void run_motor()
{
analogWrite (E2, speed);
digitalWrite(M2,LOW);
analogWrite (E1, speed);
digitalWrite(M1,HIGH);
}
void setup(void)
{
int i;
for(i=6;i<=9;i++)
pinMode(i, OUTPUT);

Serial.begin(19200); //Set Baud Rate
}
void loop(void)
{
run_motor();
}

Un programme arduino se compose de deux fonctions principales. Une fonction setup correspondant a l’initialisation et une fonction loop correspondant au programme qui sera exécuté comme son nom l’indique en continue.

Dans la fonction setup, nous définissons que les pin correspondant aux commandes moteurs sont en mode output. En effet nous avons besoin d’envoyer des valeurs a nos moteurs, donc en toute logique nous choisissons le mode output. Ici les pins correspondant aux moteurs vont de 4 a 7, attention selon la version de votre board, ces pins peuvent être différents, ceci est a déterminer a l’aide des indications sur les datasheets ou plus simplement directement sur la carte. Enfin le serial.begin permet de définir la vitesse de transmission du port série. Celle ci doit être la même dans le mode sérial monitor si vous voulez communiquer de façon correcte avec votre carte.

Dans la fonction loop, nous appelons la fonction qui active les moteurs. AnalogWrite comme son nom l’indique permet d’écrire sur un pin analogique tandis que le DigitalWrite permet d’écrire sur un pin digitale. Ainsi sur le pin de direction on peut envoyer LOW ou HIGH selon que vous vouliez mettre vos moteurs en marche arrière ou avant, ensuite pour ce qui est des pins de vitesse, on y définit une vitesse celle ci étant en bytes la fourchette de valeur est 0 – 255.

Vous allez me dire qu’il y a un problème dans mon code ? Et bien oui mes deux moteurs ne semblent pas tourner dans le même sens. Et bien pas vraiment, au cours de mon montage j’ai donc branché deux moteurs en parallèles sur chaque contrôleur moteur ( Il y en a que deux sur la carte, 4 moteurs donc pas le choix). Cependant j’ai fait mes soudures au hasard, ainsi il s’est avéré que mes deux moteurs ne sont pas branchés dans le même sens de polarité. Ainsi si je veux aller en marche avant avec l’un je dois lui envoyer LOW, tandis que l’autre a besoin de HIGH. Ceci n’est pas très gênant étant donné qu’on programme notre petite fonction une fois et qu’après on n’y touche plus.

Pour tester le programme rien de plus simple, il y a un bouton upload. Attention sur certaine carte dont la Romeo, il est nécessaire de reset la carte entre chaque nouveau upload de code. Pour cela, il y a en général un bouton sur la carte. Ainsi il vous suffira d’appuyer sur le bouton de reset brièvement juste avant de lancer l’upload.

Finalement, on débranche son robot, on enclenche l’interrupteur et on espère que cela fonctionne, sinon a vous la chasse au faux contact, mauvaise soudure, etc..

Etape 3 : Intégration de capteur et arrêt de la plateforme a la rencontre d’un obstacle

capteur utilisé :  Module capteur de distance infrarouge Sharp GP2Y0A21  (datasheet)

Nous allons tout d’abord brancher notre capteur. Celui que nous utilisons est analogique, nous allons donc le brancher sur les pins analogique. Cependant votre bon sens vous dira que si celui ci est digital vous devrez utiliser les pins correspondant. Concernant notre cher capteur, pour le brancher rien de plus simple, un connecteur JST est deja plugguer sur le capteur, donc plus qu’a le brancher de façon très simple. Tout d’abord en lisant notre datasheet, nous repérons que le cable rouge est le plus (Vcc sur le schéma), Nous devons brancher ce Vcc sur le pin 5V de l’analogique, le Gnd sur le Gnd et enfin le Vo sur le S. Dans mon cas, j’ai branché mon capteur sur le pin 0.

extrait du datasheet du capteur sharp

Voici un petit programme très simple permettant de tester son bon fonctionnement :


//Standard PWM DC control

int E1 = 5; //M1 Speed Control
int E2 = 6; //M2 Speed Control
int M1 = 4; //M1 Direction Control
int M2 = 7; //M2 Direction Control

int front_sensor = 0; // pin analog 0
int speed = 200;

// mootor functions

void run_motor()
{
 analogWrite (E2, speed);
 digitalWrite(M2,LOW);
 analogWrite (E1, speed);
 digitalWrite(M1,HIGH);
}

void stop_motor ()
{
 analogWrite (E1, 0);
 analogWrite (E2, 0);
}

// sensor functions

boolean detect_obstacle (int sensor)
{
 if (analogRead(sensor) > 200)
 return true;
 return false;
}

void setup(void)
{
 int i;
 for(i=6;i<=9;i++)
 pinMode(i, OUTPUT);

Serial.begin(19200); //Set Baud Rate
}
void loop(void)
{

if (detect_obstacle (front_sensor) == false)
 {
 run_motor();
 }
 else
 {
 stop_motor ();
 }
}

Dans ce code, nous avons donc une fonction permettant de détecter les obstacles. Dans le cas ou nous détectons un obstacle, nous stoppons le robot. Le capteur est analogique, nous utilisons donc la fonction AnalogRead, le paramètre qui lui est passé correspondant a la valeur du pin sur lequel est branché le capteur a savoir 0. Enfin on définit le fait de tomber sur un obstacle lorsqu’on est a une certaine distance de celui ci. Il faut savoir que plus la valeur renvoyée par le capteur et plus l’obstacle sera proche. Donc attention la valeur renvoyée est une tension correspondant au voltage .

Etape 4 : Programme d’évitement d’obstacle

Voir l’étape 4 dans la seconde partie de l’article.

Etape 1 : Mise en place de l’environnement

Sur Windaub rien de plus simple, il suffit de télécharger l’IDE Arduino ici

Concernant la configuration la encore c’est très simple, il suffit de :

  • Choisir le modèle de sa carte dans la liste disponible du menu Tools > board
  • Définir le port de communication utilisé dans Tools >Serial Port

De plus il existe un système de débug via le port série via le menu Tools >Serial Monitor, celui ci permet de debugguer son programme assez facilement a l’aide de la fonction Serial.write (XXX). Nous pouvons même simuler l’envoi de commande via une entrée standard toute prête.

Etape 2 : Premier programme : Test des moteurs

Voici un petit code permettant de tester vos branchements moteurs

int E1 = 5; //M1 Speed Control
int E2 = 6; //M2 Speed Control
int M1 = 4; //M1 Direction Control
int M2 = 7; //M1 Direction Control

int speed = 200;

void run_motor()
{
analogWrite (E2, speed);
digitalWrite(M2,LOW);
analogWrite (E1, speed);
digitalWrite(M1,HIGH);
}
void setup(void)
{
int i;
for(i=6;i<=9;i++)
pinMode(i, OUTPUT);

Serial.begin(19200); //Set Baud Rate
}
void loop(void)
{
run_motor();
}

Un programme arduino se compose de deux fonctions principales. Une fonction setup correspondant a l’initialisation et une fonction loop correspondant au programme qui sera exécuté comme son nom l’indique en continue.

Dans la fonction setup, nous définissons que les pin correspondant aux commandes moteurs sont en mode output. En effet nous avons besoin d’envoyer des valeurs a nos moteurs, donc en toute logique nous choisissons le mode output. Ici les pins correspondant aux moteurs vont de 4 a 7, attention selon la version de votre board, ces pins peuvent être différents, ceci est a déterminer a l’aide des indications sur les datasheets ou plus simplement directement sur la carte. Enfin le serial.begin permet de définir la vitesse de transmission du port série. Celle ci doit être la même dans le mode sérial monitor si vous voulez communiquer de façon correcte avec votre carte.

Dans la fonction loop, nous appelons la fonction qui active les moteurs. AnalogWrite comme son nom l’indique permet d’écrire sur un pin analogique tandis que le DigitalWrite permet d’écrire sur un pin digitale. Ainsi sur le pin de direction on peut envoyer LOW ou HIGH selon que vous vouliez mettre vos moteurs en marche arrière ou avant, ensuite pour ce qui est des pins de vitesse, on y définit une vitesse celle ci étant en bytes la fourchette de valeur est 0 – 255.

Vous allez me dire qu’il y a un problème dans mon code ? Et bien oui mes deux moteurs ne semblent pas tourner dans le même sens. Et bien pas vraiment, au cours de mon montage j’ai donc branché deux moteurs en parallèles sur chaque contrôleur moteur ( Il y en a que deux sur la carte, 4 moteurs donc pas le choix). Cependant j’ai fait mes soudures au hasard, ainsi il s’est avéré que mes deux moteurs ne sont pas branchés dans le même sens de polarité. Ainsi si je veux aller en marche avant avec l’un je dois lui envoyer LOW, tandis que l’autre a besoin de HIGH. Ceci n’est pas très gênant étant donné qu’on programme notre petite fonction une fois et qu’après on n’y touche plus.

Pour tester le programme rien de plus simple, il y a un bouton upload. Attention sur certaine carte dont la Romeo, il est nécessaire de reset la carte entre chaque nouveau upload de code. Pour cela, il y a en général un bouton sur la carte. Ainsi il vous suffira d’appuyer sur le bouton de reset brièvement juste avant de lancer l’upload.

Finalement, on débranche son robot, on enclenche l’interrupteur et on espère que cela fonctionne, sinon a vous la chasse au faux contact, mauvaise soudure, etc..

Etape 3 : Intégration de capteur et arrêt de la plateforme a la rencontre d’un obstacle

capteur utilisé :  Module capteur de distance infrarouge Sharp GP2Y0A21  (datasheet)

Nous allons tout d’abord brancher notre capteur. Celui que nous utilisons est analogique, nous allons donc le brancher sur les pins analogique. Cependant votre bon sens vous dira que si celui ci est digital vous devrez utiliser les pins correspondant. Concernant notre cher capteur, pour le brancher rien de plus simple, un connecteur JST est deja plugguer sur le capteur, donc plus qu’a le brancher de façon très simple. Tout d’abord en lisant notre datasheet, nous repérons que le cable rouge est le plus (Vcc sur le schéma), Nous devons brancher ce Vcc sur le pin 5V de l’analogique, le Gnd sur le Gnd et enfin le Vo sur le S. Dans mon cas, j’ai branché mon capteur sur le pin 0.

extrait du datasheet du capteur sharp

Voici un petit programme très simple permettant de tester son bon fonctionnement :


//Standard PWM DC control

int E1 = 5; //M1 Speed Control
int E2 = 6; //M2 Speed Control
int M1 = 4; //M1 Direction Control
int M2 = 7; //M1 Direction Control

int front_sensor = 0; // pin analog 0
int speed = 200;

// mootor functions

void run_motor()
{
 analogWrite (E2, speed);
 digitalWrite(M2,LOW);
 analogWrite (E1, speed);
 digitalWrite(M1,HIGH);
}

void stop_motor ()
{
 analogWrite (E1, 0);
 analogWrite (E2, 0);
}

// sensor functions

boolean detect_obstacle (int sensor)
{
 if (analogRead(sensor) > 200)
 return true;
 return false;
}

void setup(void)
{
 int i;
 for(i=6;i<=9;i++)
 pinMode(i, OUTPUT);

Serial.begin(19200); //Set Baud Rate
}
void loop(void)
{

if (detect_obstacle (front_sensor) == false)
 {
 run_motor();
 }
 else
 {
 stop_motor ();
 }
}

Dans ce code, nous avons donc une fonction permettant de détecter les obstacles. Dans le cas ou nous détectons un obstacle, nous stoppons le robot. Le capteur est analogique, nous utilisons donc la fonction AnalogRead, le paramètre qui lui est passé correspondant a la valeur du pin sur lequel est branché le capteur a savoir 0. Enfin on définit le fait de tomber sur un obstacle lorsqu’on est a une certaine distance de celui ci. Il faut savoir que plus la valeur renvoyée par le capteur et plus l’obstacle sera proche. Donc attention la valeur renvoyée est une tension correspondant au voltage .

Etape 4 : Programme d’évitement d’obstacle

Voir l’étape 4 dans la seconde partie de l’article.

Montage de la plateforme mobile 4WD Arduino

Voici quelques photos du robot, une fois montée sans la plateforme supérieures. J’ai suivis cette review pour le monter qui est plus ou moins bien faites surtout sur la fin.

Concernant le kit, il est de très bonne facture, les matériaux semblent solide et le montage est relativement simple malgré le fait qu’il n’y ait aucune documentation au sein du kit. Heureusement grâce a votre ami google, vous pouvez trouver tout un tas de vidéo et autre pour vous aider a monter la bèbète.

Concernant le montage en lui même, tout est compris dans le pack hormis le fer a souder, un tournevis et une pince que vous devrez avoir sous la main pour en venir a bout. Sachez aussi que la board qui est fournie avec n’est pas faites pour être monter nativement sur cette plateforme, ainsi vous devrez trouver un moyen de la fixer par vous même. Personnellement j’ai suivis le conseil de la review en installant des cheville. Ainsi une simple tige filetée et quelques écrous et vous avez une carte fixée de façon surélevé sur votre base métallique.

Voici quelques photos du contenu du pack et des différentes étapes de montage :

Donc voila en quelques heures, grace a ce superbe pack, vous avez une plateforme mobile fonctionnelle et opérationnelle. De plus, celle ci est facilement upgradable puisque vous avez la plateforme supérieur qui est libre pour vous permettre de rajouter capteurs, tourelles, carte programmable et moultes périphériques.

Prochaine étape ? Test des moteurs, intégration de capteur et développement de l’algo qui permettra au robot d’effectuer une ronde dans un environnement clos.