Le sujet du projet

Projet de robotique ROB3 - 2025

 

Vous êtes réparti.e.s en groupes de 6 élèves, votre but est de concevoir et fabriquer un robot capable de réaliser un exercice défini dans le présent cahier des charges.

1      Le robot

1.1     Description générale.

Vous devez construire un robot schématisé sur la figure 1 et composé de la façon suivante :

·         Un charriot mobile de type unicycle amené à se déplacer dans un plan horizontal (le sol d’une arène de jeu).

·         Un bras à 1 ddl fixé sur le charriot mobile. Le bras est constitué d’un parallélogramme dans le plan vertical, la barre fixée au charriot se situant dans le plan horizontal, perpendiculairement à l’essieu.

·         Une pince montée vers l’avant du robot sur la barre horizontale mobile du parallélogramme.

 

Figure 1 : allure générale du robot.

 

1.2     Matériel à disposition pour la fabrication du robot et de son contrôleur

Un kit pour l’équipe composé de :

·         Une pince 3551 fournie en kit, avec un servo moteur intégré.

·         Trois moteurs KTECH MS4015-V3 contrôlables en vitesse et intégrant une mesure de position.

·         Deux roues Pleine Guitel Hervieu Ø 50mm destinées à être motorisée et une roue pivotante Guitel Hervieu, Ø 50mm.

·         Un carte Arduino UNO + un shield Arduino pour la communication via un bus CAN avec les moteurs

·         Deux capteurs de distance à ultrasons HC-SR04

·         Une batterie RS PRO 12V 1.2Ah. Un kit de connexion permettant d’alimenter l’Arduino avec la batterie.

Dans le FABLAB Sorbonne Université, sont également disponibles :

·         Des planches de médium, 300mmx600mm ép. 6mm ou 3mm, découpables au LASER dans le FABLAB.

·         Des petits composants électroniques et mécaniques standard.

·         Du filament pour les imprimantes 3D du FABLAB.

2      La tâche

La tâche consiste à déplacer un objet depuis sa configuration initiale vers la configuration finale, à l’intérieur d’une arène.

L’objet est constitué d’un de trois corps empilés selon un axe vertical :

·    En bas : un parallélépipède base carrée de 30 mm et de hauteur , comprise entre 30mm et 60 mm (inconnue avant l’épreuve).

·      Au milieu : un parallélépipède de hauteur 30 mm et de section carrée de 10 mm de côté, par laquelle le robot doit le saisir.

·      En haut, un cube d’arête 30 mm.

L’assemblage est jointif, mesure au total 60 +  mm de hauteur ; les faces des trois solides sont perpendiculaires deux à deux et leurs trois centres sont alignés sur une droite verticale, cf. Figure 2. L’équipe qui souhaite en connaître son poids peut le peser.

Figure 2 : objet à manipuler. Il doit être saisi avec la pince dans la partie amincie

L’arène est un plan horizontal carré bordé par des murets verticaux de 10 cm de hauteur. La distance entre les faces intérieures de deux murets opposés est de 1500 10 mm. L’arène est représentée sur la figure 3 par le carré bleu ABCD.

Dans la configuration initiale, le centre de l’objet est placé à une distance  du côté AC et à une distance  du côté AB. Dans la configuration finale désirée, le centre de l’objet doit être placé à une distance  du côté BD et à une distance  du côté CD. Dans les deux configurations, les faces de l’objet sont parallèles aux côtés du carré.

Les distances  et  sont inconnues du robot, mais respectent la condition suivante :

Pour pouvoir localiser l’objet et la position désirée, trois cubes (en violet sur la figure 3), de même empreinte au sol que l’objet à saisir, sont positionnés contre les côtés du carré :

·    Le premier est plaqué sur le côté BD, et son centre est distant du côté AB de ;

·    Le deuxième est plaqué sur le côté AC, et son centre est distant du côté CD de ;

·      Le troisième est plaqué sur le côté CD, et son centre est distant du côté BD de .

Au début du jeu, le robot est placé par l’équipe dans une configuration initiale. Dans cette configuration :

·      La distance entre le centre de son essieu et le côté BD est , imposée par l’arbitre (mais inconnue avant l’épreuve) entre 350 et 600 mm.

·      La distance entre le centre de son essieu et le côté AB est , imposée par l’arbitre (mais inconnue avant l’épreuve) entre 800 et 1000 mm.

·      L’orientation est choisie par l’équipe.

 

Figure 3 : arène avec le robot dans sa configuration de départ, l’objet dans ses configurations de départ (en vert) et d’arrivée (en orange), les obstacles fixes (violet).

Au top départ de l’arbitre, l’équipe actionne un bouton poussoir monté sur le robot. Le robot doit alors fonctionner en mode automatique (sans pilote ni aide humaine).

3      Score

Une partie de la note du module (10 points sur 20) est attribuée lors de la démonstration de la dernière séance :

·         Saisie de l’objet sur 5 points (et le soulève.

·         Dépose l’objet, la note dépend de la précision

o   5 points = erreur inférieure à 5 mm, 2 degrés

o   4 points = erreur inférieure à 10 mm, 5 degrés

o   3 points = 1 seule erreur en position inférieure à 10 mm, 5 degrés

o   2 points = 1 seule erreur en position inférieure à 20 mm, 10 degrés

o   1 point = 1 seule erreur en position inférieure à 20 mm, 10 degrés

L’équipe dispose de deux essais, on garde la meilleure note. Si les deux essais aboutissent à une note inférieure à 5, l’équipe peut proposer une démonstration des capacités du robot correspondant à l’attribution de points (par exemple ils placent le robot en face de l’objet et l’objet prend le robot).

Le robot se déplace après le top départ et s’arrête sans taper dans un obstacle	1 point
Le robot sait se déplacer en maintenant constante (à 5% près) une distance par rapport au muret.	2 points
Le robot sait détecter les obstacles et changer son comportement en conséquence	1 point
Le robot sait tourner de 90° (+/- 2)	1 point
Le robot sait saisir l’objet s’il est droit devant lui, à une distance inconnue	2 points
Le robot sait relâcher l’objet et se dégager, l’objet restant droit	1 point
L’objet est à moins de 3 cm/20 degrés du but à la fin	1 point
L’objet est à moins de 0,5 cm / 3 degrés du but	1 point

 

A noter que les 10 autres points seront attribués à l’équipe sur la base de :

·         Qualité de l’organisation de l’équipe, sérieux, régularité de la progression

·         Qualité de la conception (logicielle et matérielle)

·         Qualité de la réalisation (logicielle et matérielle)

·         Qualité du comportement du robot (maîtrise, robustesse, rapidité, etc.).

Lorsqu’il apparaît que la contribution des élèves au projet est raisonnablement bien répartie entre ses membres, tous les élèves ont la même note. Cependant, une modulation de +/- 3 points est possible individuellement à partir de :

·         La contribution individuelle : sérieux, engagement, assiduité, prise d’initiative.

·         La capacité à articuler son travail personnel avec celui du reste de l’équipe.

·         La capacité à expliquer sa contribution personnelle et les choix retenus tout au long du projet.

 

ROBOT

1.    Objectifs

2.    Cahier des charges

2.1 Fonctions à réaliser

 

2.2 Fonctions contraintes

Les contraintes imposées sont :

• Respect des règles d’utilisation du FABLAB de Sorbonne Université au sein duquel vous travaillerez, en particulier la charte des FabLab du MIT. Cela implique que vous travaillerez sur le WIKI du FABLAB pour documenter votre projet. Il y a une bonne documentation ici pour savoir comment utiliser le WIKI.
• Utilisation de composants (moteurs, contrôleurs, boutons, éléments de guidage, alimentation stabilisée, boutons, etc.) parmi un ensemble imposé. Une liste de composants utilisables est disponible au paragraphe 4. 
• Fabrication des pièces grâce à :
  • Machine à découpe LASER.
  • Imprimantes 3D.

Ces machines du FABLAB de sont pas toutes accessibles tout le temps ni en même temps. C’est une contrainte qu’il vous faut intégrer dans la gestion de votre projet (par exemple, privilégier la découpe LASER qui est très rapide, lorsque c’est possible).

Un objectif est de minimiser la quantité de matière utilisée pour réaliser le projet.

• Programmation en C utilisant la chaîne de développement Arduino IDE.

3.    Organisation

Les étudiants sont organisés en groupe de 6 dans la mesure du possible. Chaque groupe bénéficie de 6 séances encadrées tout au long du semestre.

En dehors des séances encadrées, il est possible d’accéder au FABLAB en accès libre les lundis, mardis, jeudis et vendredis de 14h à 18h30. Pour cela il faut s’adresser au FABLAB. 

Le suivi des objectifs est un élément essentiel de la gestion de projet. Il a pour but de situer l’avancement du projet. Pour ce premier projet réalisé dans le cadre de votre cursus, des objectifs intermédiaires sont fixés par l’équipe enseignante afin d’éviter des erreurs de planification liées à l’inexpérience. Les objectifs sont ici exprimés en termes de livrables, qui sont les suivants :

3.1 Avant le début de la deuxième séance : 

o   Remise d’un dossier de conception préliminaire. Il s’agit d’un dossier qui précise les choix généraux faits pour la solution que vous allez mettre en œuvre. 

o   Remise d’un diagramme de GANTT : il s’agit d’un schéma qui précise qui-fait-quoi-quand.

3.2 Cinq jours après la fin de la troisième séance

Remise d’un dossier de conception détaillée. Il s’agit d’un dossier qui précise tous les choix technologiques faits. Ce dossier contient notamment la CAO, les schémas électriques de connexion et les algorithmes de commande. Lorsqu’un dossier de conception détaillé est bien fait, en principe, le reste du projet consiste à réaliser le prototype en se référant à ce dossier.

3.3 Au plus tard 2h avant la fin de la dernière séance :

o   Démonstration finale de réalisation

Comme le timing est très serré, si des objectifs intermédiaires ne sont pas atteints, l’équipe enseignante fournit à l’équipe projet une solution type qui permet de poursuivre le projet selon le déroulement prévu.

4.    Liste des composants et matériels disponibles

5.     Liste des fichiers fournis

• Ressources CAO.zip contient les fichiers Solidworks des composants fournis ou disponibles
• datashetts.zip contient les documentations de quelques-uns des composants fourni