Projet ROB3 (Diyana, Émile, Rayan, Matthieu, Pierre-Louis, Esteban)

1. Présentation et organisation

1.1. Objectif général

Dans le cadre de notre Projet ROB3, nous devons concevoir un robot autonome capable de déplacer un objet depuis une position initiale vers une position finale définie à l’intérieur d’une arène. Celui-ci, doit être constitué d’un chariot mobile de type unicycle, d’un bras à 1 DDL en parallélogramme vertical, et d’une pince montée à l’avant. Il doit pouvoir saisir l’objet donné à un emplacement précis qui sera donné par l’arbitre le jour de l’évaluation. L’objet présente une zone “amincie”, imposant alors une prise précise à notre robot.

Ces positions n’étant pas connues à l’avance, il est donc nécessaire de concevoir un robot capable de se déplacer tout en détectant son environnement afin d’ajuster sa trajectoire, d’éviter tout obstacle, cela sans aucune interaction humaine.

Ce projet mobilise alors 3 pôles complémentaires qui seront chacun piloté par différents responsables :

• Pôle mécanique : conception du châssis, du bras et gestion des différentes contraintes physiques associées → Matthieu ?
• Pôle électronique : câblage des éléments, connexions entre composants, et veiller à l’alimentation de la batterie, du bon fonctionnement des capteurs, servomoteurs, capteurs… → Rayan ?
• Pôle Informatique : développement des comportements du robot (déplacement, pince, capteurs…) → Emile ?

Ces pôles seront alors coordonnés par un responsable chargé de la planification, et l’organisation générale des différentes tâches de chacun ainsi que la cohésion des différents groupes → Esteban

Afin de permettre une collaboration efficace et équilibrée, il a été décidé que les tâches seraient réparties, selon les affinités de chacun, sur tous les membres de l'équipe, sans limiter obligatoirement les membres à un seul pôle.

2. Journal de bord 

2.1 Séance 1

- 13/02/25 - 

Dans cette première séance d'introduction, nous avons commencé par découvrir les attendus du projet, le matériel fourni ainsi que les fichiers et documentations disponibles sur le Wiki. Suite à nos premiers échanges, nous avons pu convenir d'un premier modèle de conception pour notre machine, permettant alors de poser les bases de notre organisation et de définir les tâches à répartir pour chaque pôle dans notre diagramme de Gantt. 

Nous avons ainsi abouti à un schéma général de notre stratégie de conception :

L’agencement global du robot a été pensé en représentant notre châssis et les différents éléments répartis. Le bras est défini sur tout le châssis. Il est alors articulé selon 2 liaisons pivots (1, 2 sur le schéma) afin permettre le mouvement vertical tout en conservant la forme de parallélogramme imposée. Contrairement au schéma du sujet, nous avons envisagé de placer la roue folle à l’arrière du robot, ce qui nous semblait plus pertinent pour assurer une trajectoire plus précise.

AvantNous avons également décidé de la prochaineposition séancedes capteurs : revenirun testerà l’avant au niveau de la pince pour détecter l’objet en face du robot, et un second capteur sur le capteurcôté droit pour nepermettre pasun perdresuivi du tempsmur lors des déplacements. 

En parallèle, nous avons entamé les premiers tests techniques, en nous concentrant sur l'écritureles ducapteur code

à

ultrasons.

PourL’objectif faireest fonctionnerde confirmer leurs comportements afin de préparer leur intégrations dans le capteurcode (recevoirprincipal. Pour obtenir une mesure fiable en cm),centimètres nousde nousla sommespart fortementdu aidercapteur, d'une documentation disponible en ligne dont l'explication estparticulièrement claire et complète, a permis de répondspondre à toutes nos questionsquestions.

Ressources : https://www.gotronic.fr/pj2-guide-us-hc-sr04-compatible-arduino-2309.pdf

2.2 Séance 2

 - 06/03/25 - 

Conception du bras du robot

Un des premiers problèmes rencontrés pour cette conception fût le placement des éléments sur le châssis. En effet, avec notre contrainte de garder une grande partie du bras sur le châssis <=> Placer sa base en arrière (assurant ainsi stabilité et facilitant les calculs ainsi que les déplacements) impliquait que lorsqu'il serait en position baissé, il occuperait une grande partie du châssis, environ égale à sa projection sur celui-ci. On aurait alors un châssis comportant une zone morte où l'on ne peut pas placer de composant, pas très large mais sur quasi toute sa longueur.

Ci-dessus : Schéma à main levée, en bleu : châssis, en rouge : zone morte

Nous nous sommes alors penchés sur ces 3 idées :

 

Idée 1 : Bras totalement au milieu

     

Idée 2 : bras articulé par 2 bielles de part et d'autre du châssis                Idée 3 : Deux bielle sur une des extrémités du châssis

L'idée 2 et 3 facilitaient l'organisation des composants sur le châssis, mais pas la conception puisque la(es) liaison(s) encastrement que nous aurions dû avoir avec la partie du bras perpendiculaire aux autres (de longueur d sur l'Idée 3) était difficilement faisable au vu de la largeur du bois à notre disposition.

Nous nous sommes donc rabattus sur la première option : le bras et son support totalement au milieu du châssis dans la largeur. Le fait que le bras se fasse uniquement dans un seul plan facilitait largement sa conception. L'idée finale fût de mettre deux bielles alignées, emprisonnées par 2 pièces (B1, B1'), avec les moteurs pour les bielles, de côtes opposés pour une meilleure répartition du poids. Une pièce finale (B2) toujours "emprisonnée" par B1 et B1' assurerait la continuité jusqu'à la pince. Pour assurer le maintient à la pince, nous avons dû nous soumettre à ce qu'elle nous proposait : deux supports à trous pour encadrer une autre pièce, avec les deux supports espacés d'un écartement inconnu.

Après mesure, en sachant que nous avions à disposition du bois de 3.00 ou 6.00 mm, est 13/14 n'étant pas des multiples de 3, nous en avons convenu que notre partirions sur une pièce large de 12mm (3+6+3) et que nous rajouterions des chutes très fines de bois pour approcher les 13.5 cm. 
Toutes les fixations / liaisons encastrement seront assurés par des vis.
Toutes les liaisons pivots seront assurés par des clips en plastique, imprimés en 3d et modélisés par nos soins.

Pour être sûr que le modèle de ce bras correspondait bien avec le reste de nos contraintes, j'ai dû étroitement travaillé avec Matthieu, qui était lui même en train de faire le châssis + la fixation des roues à celui-ci, pour ne pas avoir de conflits au niveau des espaces sur le châssis occupés.

Vis à vis de la pince, notre idée sur les 3 prototypes a toujours été d'avoir une pince abaissée (axe z) par rapport à notre châssis, plutôt que dans la continuité du bras, cela est dû aux contraintes techniques, en effet si la pince était à son plus bas, à hauteur de châssis, alors nous ne pourrions pas attraper les "totems".

Schéma du bras avec les mesures et la solution pour maintenir le capteur IR

20/03/2025

Documentation branchements

 

Composants :

→  pin quelconque : à adapter selon le code

Pince 3551 avec servomoteur intégré :

Branchements avec CAN BUS SHIELD :

• Fil noir = masse → GND du CAN BUS
• Fil rouge = puissance du servo (Vservo, borne positive) → Vin du CAN BUS
• Fil blanc = signal d’asservissement du servomoteur, commande → pin quelconque
• (Fil vert = Potentiomètre = lire l'angle position du moteur, nécessaire pour réguler la commande → pin quelconque)

Capteurs de distance à ultrasons HC-SR04 :

Branchements avec CAN BUS SHIELD

Pour les 2 capteurs :

• Fil rouge → Vcc = + 5V
• Fil bleu → trig = Émission des ultrasons, on lance la mesure →  pin quelconque
• Fil vert →  echo =  Renvoie la durée du retour de l'écho, calcul la distance →  pin quelconque
• Fil noir →  GND = masse de l’alimentation

Moteurs KTECH MS4015-V3 : 

Branchements avec batterie et CAN BUS SHIELD (I = 0.06A si alimentation)

Pour les 3 moteurs :

• 2 fils rouges liés → + 12V pince croco / borne +
• 2 fils noirs  → masse (un nécessaire) pince croco / borne -
• Fil bleu H → borne CAN H du CAN BUS 
• Fil jaune L → borne CAN L du CAN BUS 

Soudure à réaliser : 

• 2 fils rouges capteurs ultrasons + un fil rouge pince servo moteur → + 5V CAN
• 2 fils GND capteurs ultrasons → GND CAN