Coupe de France 2011
Présentation
L'objectif de Raptor est de déplacer et d'empiler des pions sur un damier en temps limité (90 secondes), le tout en concurrence avec un autre robot jouant sur le même terrain.
Matériel
Électronique
Mécanique Déplacement
Ascenseur
Pince
2 Servomoteurs (modèle a spécifier)
Système de chariot composé de deux tiges de 8mm et 2 douilles à billes par pince
Pièces entièrement imprimées à la RepRap
Capteurs
2 webcams
2 interrupteurs de contact (1 par pince)
3 interrupteurs ILS (magnétiques) et un aimant de disque dur
Tirette de démarrage, switch de changement de couleur
Design
Le robot est composé des modules suivants :
la mobilité, fixée sur la plaque basse du robot, et permet au robot de se déplacer ;
l'ascenseur, qui se déplace verticalement dans la partie basse du robot, et qui a pour but de soulever les pions ;
la pince, fixée sur l'ascenseur ; elle permet de serrer un pion pour le soulever/déplacer ;
l'électronique, qui se trouve dans la partie haute du robot ;
le support pour la balise ennemie, qui contient également une webcam dont le rôle est la détection du robot ennemi.
TODO: solidworks et/ou photo montrant les modules
Mobilité
Les roues sont directement fixées sur deux moteurs pas-à-pas situés à l'arrière du robot, ceux-ci étant eux-mêmes fixés grâce à des supports imprimés à la RepRap. Comme il s'agit de moteurs pas-à-pas, leur rotation est contrôlée précisément, ce qui nous a permit d'éviter d'avoir recours à l'odométrie. La position estimée est régulièrement corrigée par la vision toutes les dizaines de secondes.
Le robot se déplace grâce à deux roues de 8cm de diamètre, imprimées à la RepRap, et recouvertes de silicone afin de mieux agripper au sol. Afin d'éviter un décollement du silicone, le tour des roues est cranté selon un motif double (cf. photo). Deux billes porteuses se trouvent à l'avant du robot.
TODO: photo
Ascenseur
L'ascenseur se compose d'un plateau sous lequel se trouvent attachées deux pinces. Ce plateau se déplace verticalement sur deux tiges de 8mm fixées à l'arrière du robot, grâce à une courroie actionnée par un moteur situé sur la plaque basse du robot. Bien que ce moteur soit un moteur pas-à-pas, un contrôle de la position de l'ascenseur a été nécessaire car, de par le porte-à-faux, il arrive que le moteur perde des pas. Ce contrôle s'effectue grâce à trois interrupteurs ILS (Interrupteurs à Lame Souple) situés sur le fond du robot, qui réagissent à la présence d'un champ magnétique, produit par un aimant de disque dur situé sur l'ascenseur. Ils permettent de connaitre le niveau actuel de l'ascenseur :
le niveau 0 correspond à la position la plus basse, c'est-à-dire quand il n'y a pas de pion dans la pince ;
le niveau 0+ correspond à une position haute de quelques millimètres, utilisée pour déplacer des pions et/ou des tours ;
le niveau 1 est la position située à 5,5cm du sol, afin de construire le premier étage d'une tour ;
le niveau 2 est situé à 10,5cm du sol, dans le but de construire le second étage d'une tour.
Pince
Les deux blocs pinces sont composés d'une pince reliée à un chariot, ce dernier coulissant sur deux tiges de 8mm horizontales à l'aide de douilles à billes. Le chariot, la pince ainsi que les supports des tiges sont imprimés à la RepRap. Les chariots se déplacent grâce à deux servomoteurs, encastrés dans le plateau, et dont le bras vient se loger dans une encoche du chariot prévue à cet effet. Un interrupteur de contact est présent dans chaque pince, permettant ainsi de détecter la présence d'un pion dans la pince.
Électronique
L'électronique repose sur 3 composants principaux :
la Pandaboard, une carte comportant un microprocesseur ARM Cortex-A9 dual-core à 1Ghz. C'est en quelque sorte le “cerveau” du robot : c'est sur cette carte que tournent l'IA, la vision ainsi que la partie haut niveau du contrôle. C'est également la Pandaboard qui s'occupe de lire les informations en provenance des webcams ;
l'arduino, qui communique avec la Pandaboard en USB, est l'interface entre cette dernière et le reste du robot. D'une part la Pandaboard donne des ordres de contrôle à l'arduino, et d'autre part l'aruino lui envoie régulièrement l'état de tous les capteurs du robot (état des interrupteurs de contact de la pince, des ILS, de la position du switch de changement de couleur et de la tirette de démarrage). L'arduino envoie également des informations de contrôle aux servomoteurs, ainsi qu'à la carte contrôleur de moteurs pas-à-pas ;
la carte de contrôle de moteurs pas-à-pas (Quadstepper Motor Driver Board) est une interface entre l'arduino et les moteurs. L'arduino lui envoie des impulsion, qui correspondent à des 16ème de pas pour les moteurs.
Plusieurs composants secondaires sont également présents, plutôt électriques qu'électroniques :
un régulateur à découpage, qui transforme les 12V (en pratique plutôt 13V) fournis par la batterie en 5V utilisables par la Pandaboard et les servomoteurs ;
deux webcams permettent au robot de voir son environnement. L'une d'elles, située juste sous le support balise, est dédiée à l'évitement du robot adverse, à l'aide de la détection d'un motif sur la balise que celui-ci portera ; l'autre, dirigée vers le bas, permet la détection de la position du robot sur le plateau, ainsi que la détection de pions ;
la sélection de couleur se fait grâce à un interrupteur situé sur le dessus du robot, une led RGB permet de confirmer le choix de la couleur ;
la tirette de démarrage : deux lames d'acier ne font normalement pas contact, une vis (conductrice) est insérée entre celles-ci avant le départ, et l'on arrache cette vis pour lancer le robot.
les interrupteurs de contacts et les ILS donnent des informations sur l'état du robot
Balise et support balise
Le support balise est composé de 4 tiges filetées sur lesquelles se trouve une plaque de bois recouverte de Velcro. Une webcam, dans un support imprimé à la RepRap, se trouve sous cette plaque.
Notre balise, qui se trouvera sur le robot adverse, se compose d'un cylindre de 7,5cm de diamètre de 7cm de haut, fabriqué à la RepRap. Il est recouvert d'un motif composé d'un damier large coloré et d'un damier fin noir et blanc, facilement détectables à la webcam.