EXEMPLE D'UTILISATION

uCONTROLEUR Microchip PIC POUR LES ROBOTS

PARALLAX ET EASY ROBOTICS

Ph Dondon © Enseirb Copyright  2003

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Nous avons le plaisir de vous annoncer que nous avons réalisé des manuels d'utilsation en français qui sont commercialisés avec les robots Parallax et Easy Robotics TODDLER, SUMOBOT, BOE BOT, HEXAPODE par le revendeur en France L et Cie, M. Guillaume Leroyer, 6 bis rue de la Paroisse 7800 Versailles (Yvelines).

 

LE ROBOT MARCHEUR TODDLER

Le robot Parallax est livré avec une carte basic stamp à base de PIC 16C57 : un véritable mini-système embarqué !

Le PIC 16C57 recoit les informations de différents capteurs : infrarouge, lumière, bumpers antichoc, inclinomètre... et pilote les deux servos moteurs de marche... efficace mais rustique, le robot avance avec une démarche de pingouin caractéristique. La programmation se fait à l'aide du kit PBASIC de Parallax. et le téléléchargement sur le robot du programme à partir d'un PC.

Pour personnaliser le robot nous avons entièrement reprogrammé son fonctionnnement en remplaçant la carte d'origine par une carte "maison" à base de PIC 16F876...

Quelques informations générales sur le robot TODDLER :

Un servomoteur est constitué d'une partie mécanique (un moteur et un réducteur) et d'une partie commande (un potentiomètre interne variant avec l'angle de l'axe et un asservissement de position) intégrées dans un même boîtier. En fait, le servomoteur est commandé par des impulsions de largeur comprise entre 1ms et 2ms à une fréquence d'environ 50 Hz. La position angulaire du pignon est proportionnelle à la lrgeur de l'impulsion. Le servomoteur restera dans cette position tant qu'il recevra la même impulsion de commande. Et lorsque le servomoteur ne reçoit pas d'impulsions de commande, le pignon reste en position même contre un couple résistant mais qui doit rester modéré. Si on exerce une force importante, le pignon tourne jusqu'à une butée qui existe dans les 2 sens. Le faible courant sur la commande (<50uA) autorise une connexion directe d'un port de sortie du PIC au servomoteur.

Le choix final s'est porté sur le PIC16F876. Ce choix est dû au nombre d'entrées/sorties disponible, qui est de 22. De plus, il possède plusieurs modules puissants comme 2 modules de modulation de largeur d'impulsion, 3 compteurs et un module de conversion analogique numérique. Sa mémoire programme est de 8000 mots de 14 bits ce qui suffit pour ce projet. Il contient également une mémoire EEPROM qui permet de stocker des valeurs sous forme de tableau. La taille de l'EEPROM est de 256 octets.

Le système de détection infrarouge est composé en fait d'un couple de composants, qui sont une LED infrarouge et un récepteur infrarouge (type PNA 4602M ou ISU60).

Figure 1 : schéma bloc PNA602M

La LED émet un signal modulé avec un certain angle d'émission. Ce signal est réfléchi par d'éventuels obstacles puis capté par le récepteur. Le signal émis est pulsé à fréquence fixe, dans une bande de fréquences entre 35kHz et 41Khz.

Une fois capté, le signal est amplifié. La boucle de CAG agit uniquement vis à vis lumière ambiante et non sur le faisceau infrarouge grâce à un filtre optique sur le PNA602, Elle augmente le gain dans la pénombre et le diminue en pleine lumière. LE signal passe ensuite dans un filtre centré sur 38kHz et un démodulateur.. A ce stade, on obtient soit un signal carré si le récepteur a capté un signal émis par la LED, soit un potentiel 0V. Le signal est ensuite lissé puis comparé à un seuil à hystérésis. Si le récepteur a reçu un signal, le transistor de sortie est alors saturé mettant un potentiel 0V sur V0, et dans le cas contraire, le transistor de sortie est bloqué et V0 a un potentiel Vcc.

Figure 2 : lobes comparés des récepteur PNA 602 et ISU60

Pour savoir si la distance entre un obstacle est le capteur augmente ou diminue, il faut jouer sur la fréquence d'émission. En effet le filtre interne du récepteur laisse passer une plage de fréquence d'environ 10kHz autour de la fréquence centrale à 38kHz. Cependant plus la fréquence d'émission s'éloigne de 38kHz plus la détection est atténuée. La figure 3 montre approximativement la distance de détection maximale pour différentes fréquences pour un obstacle de trois natures différentes (testé avec le PNA4602M). Interpréter l'état du récepteur pour différentes fréquences d'émission d'évaluer la distance entre le capteur et un objet à condition de connaître ses caractéristiques (émissivité, transmission et réflexion) vis à vis de l'infrarouge.

Figure 3 : distance mesurée en fonction de la nature de l'obstacle.

Attention, il y a quelques petits finesses à connaitre dans le couple émetteur récepteur infrarouge. Le chronogramme en figure 5 montre en haut le train émis à 38 kHz et en bas la réaction du récepteur (passage à zéro) après détection d'obstacle : on note un retard un retard de 60us entre le début du train émis et la détection effective et un retard de 270us entre la fin du train émis et la fin de détection de l'obstacle (lié au temps de réponse du récepteur). En programmation PBASIC, ces retards n'ont pas d'incidence, mais en assembleur, suivant la façon de programmer, il faudra s'en préoccuper.

Figure 4 emission réception IR

Ces détecteurs (ou bumper) sont fixés sur chacun des pieds du robot. Ils sont composés d'une petite carte électronique à laquelle est fixé un " carré " en fil métallique. Ce " carré " sera déplacé lors d'un contact avec un obstacle et fermera un circuit. Il peut être assimilé à un interrupteur. Ce système permet donc au robot de détecter un obstacle situé à environ 2 ou 3 cm devant le robot.

Figure 5 : les mouvements possibles

 

LE ROBOT DE COMBAT SUMO BOT

Autre robot disponible chez Parallax, le SUMOBOT est livré avec une carte Basic Stamp à base de PIC 16C57 identique à celle du TODDLER Ce robot est dédié au combat de mini sumo sur un ring noir délimité par une bordure blanche.

Pour personnaliser le robot, nous avons entièrement reprogrammé son fonctionnnement en remplaçant la carte d'origine par une carte "maison" à base de PIC 16F876 programmée en C et en Assembleur...et en ajoutant quelques ustensiles type codeur incrémentaux, photorésistances...

La navigation de ce robot peut être améliorer en utilisant le module boussole Compass Appmod 29113

 

LE ROBOT POLYVALENT BOE BOT

Un troisième modèle disponible chez Parallax, le BoeBOT est livré avec une carte Basic Stamp à base de PIC 16C57 semblable à celle du TODDLER. Le téléchargement se fait par le port USB sur la dernière version. Ce robot est d'usage polyvalent et est livré avec plusieurs accessoires intéressants..

Les capteurs infrarouges, photo résistances, sont utilisés comme avec les deux autres robots. Par contre des accessoires comme le Gaz bot équipé d'un module SHARP de mesure de distances et d'un bumper, un gripper (pour ramasser des objets), un "crawler kit" pour remplacerde façon amusantes les roues et une caméra CMUCAM sont spécifiques à ce modèle.

LE MODULE CAMERA CMU CAM POUR BOE BOT

Le module CMUCAM pour Boe bot est un accessoire intéressant. Il utilise un une caméra CMOS Omnivision associée à un processeur SX28 équipé d'un logiciel de traitement d'image développé par l'université de Carnegy Mellon.

Il s'interface facilement avec le Boe bot. Compte tenu de la littérature très succincte en anglais et/ou en français disponible, nous avons édité une documentation complète disponible en exclusivité chez l'importateur L et Cie.

 

LE MODULE DE NAVIGATION GPS

Nous avons crée une documentation complète disponible en exclusivité chez l'importateur L et Cie.

Pour vérifier le bon fonctionnement du module, nous avons équipé un chassis Tamiya 4x4 modèle réduit 1/10 d'une carte Basic Stamp BS2,du module GPS, du module Boussole APPMOD, d'un détecteur d'obstacle frontal et d'un hacheur pour le moteur de traction... Et cela marche ! 450 lignes de PBASIC pour voir la voiture relier deux points GPS toute seule... Même si... le résultat est loin de celui des GPS vendus dans le commerce.

LE ROBOT HEXAPODE EASY ROBOTICS

Apprenez à coordonner les six pattes pour marcher... Ce n'est pas si facile...

La société EASY robotics, (77, Rue d'assevent 59131 ROUSIES) propose un chassis mécanique de robot hexapode que l'on peut équiper des cartes Parallax BS2 et servo controller utilisées également sur le Boe bot.

Un module de détection d'obstacles PING (Parallax) à Ultrasons, des moustaches tactiles et un détecteur pyroélectrique PIR (Parallax) peuvent être ajouté pour améliorer la stratégie de déplacement du robot...

Nous avons édité une documentation complète disponible en exclusivité chez l'importateur L et Cie.

 

 

 

LA FAMILLE S'AGRANDIT ! LE PENGOUIN PARALLAX

Ou la version miniature du Toddler... Les principaux capteurs IR, photorésistances, sont maintenant intégrés en "dur" sur la carte et une boussole ( a base de magnétorésistance est incluse. Nous avons crée une documentation complète disponible en exclusivité chez l'importateur L et Cie. (fin 2008)

 

Les manuels d'utilsation en français sont disponibles en exclusivité chez le revendeur français

L et Cie. 6 bis rue de la Paroisse7800 Versailles (Yvelines).

Ces manuels très détaillés ( une centaine de pages chacun) comportent :

- Une présentation générale,

- Une notice de montage et d'assemblage

- Une initiation à l'environnement Basic stamp editor,

- Une initiation au language PBasic Parallax avec nombreux exemple

- Les algorithmes de déplacement et de mouvement, avec de nombreux exemples

- Des explications détaillées sur le fonctionnement des servo moteurs, la consommation, l'autonomie,

- Des explications sur les principes de fonctionnement des capteurs et leur mise en oeuvre,

- Des exemples de programmes complets et commentés en français

La famille au complet :

de gauche à droite : boebot, toddler, penguin ,toddler, sumo

au fond : hexapode , scribbler

 

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