Robot suiveur de ligne

Sarah El mouftariRoxane AssanaJérémy Brandt

Amaury Debruyckere

Année 2010/2011Année 2010/2011

- Présentation:- Présentation du projet

- Cahier des charges

- Étude du besoin: - Etude fonctionnelle - Chaîne d’analyse fonctionnelle

- Servomoteurs, capteurs et châssis:

1- FP1: Être capable de suivre une ligne tracée au sol.

2- FC1: Avoir un déplacement le plus régulier possible

3- FC2: Respecter l’encombrement imposé4- FC3: S’adapter à une source d’énergie

Programmation:5- FC4: S’adapter au tracé de la ligne

SommaireSommaire

Objectif:

Construire un robot capable de suivre le tracé d’une ligne courbe.

Problématique:

Comment peut-on obliger un robot à suivre une ligne courbe tracée sur le sol ?

Solution trouvée par le groupe:

Notre robot se déplacera sur deux roues motrices (servomoteurs) et une roue libre, détectera la ligne grâce à des capteurs optiques et pourra rester sur le trajet grâce à un micro contrôleur.

Présentation du projetPrésentation du projet

Cahier des chargesCahier des charges

Fonction Critères Niveau Flexibilité

FP1: être capable de se déplacer en suivant une ligne tracée au sol

-vitesse: 5cm/s +/- 10% f1

FC1: avoir un déplacement le plus régulier possible

-déviation par rapport à la trajectoire

0.5° maxi f1

FC2: respecter l’encombrement imposé

-dim ext: 200x130x130 maxi f0

FC3: s’adapter à une source d’énergie

-alimentation autonome 9 Volts maxi f0

f1

FC4: s’adapter au tracée de la ligne

-ligne courbe

-ligne droite

-largeur 20mm +/- 1mm

-rayon mini 100mm

f1

f1

Étude du besoinÉtude du besoin

Robot suiveur de ligne

Déplacement souhaité

Ligne tracée sur le sol

Énergie

Encombrement

Précision dudéplacement

FP1

FC4

FC3

FC2

FC1

Acquérir Traiter Communiquer

Alimenter Distribuer Convertir Transmettre

Action

Suivreune ligne

Capteursinfrarouge

Microcontrôleur ( PIC 16F88 )

Pic 16F88

Batterie 6VContinu

Platine électronique du servomoteur

Robot en dehors de la ligne

Robot sur la ligne

Moteur à courant continu

Chaîne d’énergie

Chaîne d’information

Réducteur à engrenages

Servomoteur

Chaîne fonctionnelleChaîne fonctionnelle

1- FP1: Etre capable de se déplacer en suivant une 1- FP1: Etre capable de se déplacer en suivant une ligne tracée au solligne tracée au sol

• Est-ce que le robot aura une vitesse de 5cm/s si le servomoteur tourne à 52 tr/min ?

• Comment débrider le servomoteur pour avoir une rotation continue des roues?

Sortie Roue

entrée

Schéma de l’engrenage du servomoteur:

Bp

Bg

Rg

Rp N

Vp

VgO

1.1- Calcul du rapport de réduction du servomoteur1.1- Calcul du rapport de réduction du servomoteur

Nmoteur= 4448 tr/minRoue = Ø6 cmRp=15 dentsRg=35 dentsO=10 dentsN=41 dents

Vp=10 dentsVg=62 dentsBp=10 dentsBg=50 dents

donc

1.2- Débridage du servomoteur1.2- Débridage du servomoteur

1ère étape: supprimer la butée mécanique située sur l’axe de sortie

2ème étape: éliminer la liaison en rotation entre l’axe de sortie et le potentiomètre

3ème étape: régler le potentiomètre à 0

Pour cela il faut agir sur :• Les servomoteurs

• La distance entre les capteurs

2 - FC1: Avoir un déplacement le plus régulier 2 - FC1: Avoir un déplacement le plus régulier possiblepossible

- Commandé par des trains d'impulsions (période constante de 20ms) (PROGRAMMATION)

- Constitué de plusieurs engrenages (roues et pignons) BUT: réduire la vitesse en augmentant le couple.

2.1: Fonctionnement des Servomoteurs 2.1: Fonctionnement des Servomoteurs

Constitué de: -1 diode IR (émetteur)

-1 phototransistor (récepteur)

Fonctionnement :Fonctionnement :

Donc une augmentation de la distance entre les 2 capteurs permettrait un déplacement plus fluide.

2.2- Les capteurs CNY702.2- Les capteurs CNY70

3- FC2: respecter l’encombrement imposé3- FC2: respecter l’encombrement imposé

Données actuelles de la voiture: _ 173mm de large

_ 250mm de longueur

_ 90mm de hauteur

Il faut donc changer le support actuel des capteurs et la largeur restera inchangé car nous ne pouvons pas refaire entièrement la voiture.

250mm

90m

m

173m

m

Supports capteursSupports capteurs

Support capteurs actuel Support capteurs après changement

4- FC3:S’adapter à une source d’énergie4- FC3:S’adapter à une source d’énergie

Quel tension choisir ? Quel autonomie cette tension peut elle fournir ?

4.1- La tension 4.1- La tension

• Le servomoteur peut aller jusqu’à une tension de 6Volts• Le microcontrôleur à lui besoin de 5Volts• 4 piles de 1,2V rechargeables ensemble jusqu’à 5Volts

4.2- L’autonomie4.2- L’autonomie

5- FC4: S’adapter au tracée de la ligne5- FC4: S’adapter au tracée de la ligne

Il faut :_ faire un programme_ calcul de la vitesse de rotation des roues dans les virages

5.1- Le programme5.1- Le programme

Légende du programme :

Ord= 21.5mmOrg=178.5mmK=1/278IIVrgII=0,054 m/s

5.2- Calcul des roues dans les virages5.2- Calcul des roues dans les virages

Le résultat est de 6,31 tr/min

Le résultat est 8.23

ωMrd

ωMrg

Rapport de vitesse entre la roue droite et la roue gauche

Il faut donc une période de 165

ConclusionConclusion

• Ce PPE nous a permis:– Utiliser Flowcode > programmation– Fonctionnement servomoteur et capteurs– Analyser une carte électronique– Approfondir nos connaissances en sciences de

l’ingénieur