Dossier Final Julien

PROJET DE REALISATION

2008-2009

Modules IT 206 / 207

Equipe n°8 : ATGER Clément

DOSDAT Antoine

GRAGY Julien

LOPEZ Thomas – Chef de projet –

PAYEN Agnès

PROJET DE REALISATION 2008/2009

LOPEZ Thomas – PAYEN Agnès – ATGER Clément – GRAGY Julien – DOSDAT Antoine

SOMMAIRE

I. ETUDES DU CAHIER DES CHARGES FONCTIONNELLES .................. 4

I.1. RAPPEL DES EXIGENCES ................................................................................................. 4

I.1.1 Fonctionnement Global .................................................................................................... 4

I.1.2 Contraintes imposées ...................................................................................................... 4

I.1.3 Matériel et technologie imposés ....................................................................................... 4

I.2. FONCTIONS ET NIVEAUX ................................................................................................... 5

I.2.1. Expression du besoin : « bête à corne » ......................................................................... 5

I.2.2. Diagramme Pieuvre ........................................................................................................ 6

I.2.3. Définition des fonctions ................................................................................................... 7

I.2.4. Hiérarchisation des fonctions .......................................................................................... 7

II. PRINCIPE DE REALISATION DES FONCTIONS ....................................... 9

II.1. RECHERCHE DE TECHNOLOGIES .................................................................................... 9

II.1.1. Arbre de conception ....................................................................................................... 9

II.2. CHOIX DES TECHNOLOGIES .......................................................................................... 11

II.2.1. Justification des solutions retenues .............................................................................. 11

II.2.2. Critères d’appréciation des fonctions............................................................................ 17

III. CHOIX DES COMPOSANTS ............................................................................ 18

III.1Choix du châssis ............................................................................................................... 18

III.2 Choix du moteur et calcul du rapport de transmission. ................................................ 18

III.3 Choix des Roues .............................................................................................................. 20

III.3.1 Roues motrices ............................................................................................................ 20

III.3.2 Billes porteuses ............................................................................................................ 21

III.4 Choix des capteurs .......................................................................................................... 21

III.5 Carte de Commande ......................................................................................................... 22

III.6 Carte de puissance ........................................................................................................... 22

III.7 Choix du servomoteur...................................................................................................... 22



IV. CONCEPTION ........................................................................................................ 23

IV.1 Classes d’équivalences et liaisons ................................................................................. 23

IV.2 Réalisation des liaisons ................................................................................................... 24

IV.2.1. Liaisons pivot .............................................................................................................. 24

IV.2.2. Liaisons rotule ............................................................................................................ 24

IV.3 Mise en position des pièces sur le châssis .................................................................... 25

IV.4 Maintien en position des pièces (MEP)........................................................................... 26

IV.4.1 Maintien en position des piles: ..................................................................................... 26

IV.4.2 Maintien en position des billes: .................................................................................... 27

IV.4.3 Maintien en position des capteurs: ............................................................................... 27

IV.4.4 Maintien en position des cartes: ................................................................................... 28

IV.4.5. Maintien en position du système mise en mouvement de la balle: .............................. 29

V. PROGRAMMATION ET CONCEPTION ELECTRONIQUE ................... 33

V.1. Programmation................................................................................................................. 33

V.1.1 Étude et programmation ............................................................................................... 33

V.I.2 Programme .................................................................................................................... 36

V.2. Carte de puissance .......................................................................................................... 36

V.3. Carte de capteurs ............................................................................................................. 36

V.4. Câblage d’alimentation .................................................................................................... 37

VI. ARCHITECTURE .................................................................................................. 38

VI.1 Détail de la modélisation ................................................................................................. 38

VI.2. Pièces réalisées .............................................................................................................. 39

VI.2.1 Mise en plan du châssis .............................................................................................. 39

VI.2.2 Mise en plan du support alimentation .......................................................................... 40

VI.2.3 Mise en plan du support de la gouttière ....................................................................... 40

VI.2.4 Mise en plan de la gouttière ......................................................................................... 41

VI.2.5 Mise en plan du support (équerre) de la « carte capteur » : ........................................ 41

VI.2.6 Mise en plan du support intermédiaire des capteurs .................................................... 42

VI.2.7 Mise en plan de la charnière ........................................................................................ 42

VII. FACTURE ............................................................................................................... 43



I. ETUDES DU CAHIER DES CHARGES FONCTIONNELLES

I.1. RAPPEL DES EXIGENCES

I.1.1 Fonctionnement Global

« Le projet de réalisation de cette année consiste à créer une petite machine roulante

autonome qui aura à se déplacer en suivant une ligne tracée sur le sol et qui amènera une

balle de golf à proximité d’un trou dans lequel elle devra l’envoyer. »

I.1.2 Contraintes imposées

- Les plus grandes dimensions du robot doivent tenir dans un format A5.

- Le budget alloué à la construction du robot est de 100 à 150 €

I.1.3 Matériel et technologie imposés

- La carte électronique de commande (ainsi que la dimension de la carte de commande)

- Utilisation des moteurs « double bloc moteur »

- Alimentation constituée de 3 piles 9V



I.2. FONCTIONS ET NIVEAUX

Dans cette sous-partie nous tâcherons de dégager et d’ordonner les fonctions de notre

robot. Après une étude préalable (à l’aide notamment d’un diagramme dit en « bête à

corne »), nous les classerons en fonction de leur utilité.

I.2.1. Expression du besoin : « bête à corne »

L’expression du besoin est nécessaire pour cerner le « pourquoi » de la machine que nous

allons créer. Pour cela nous devons nous tourner vers l’utilisateur/demandeur et nous

interroger sur ce qu’il attend avant tout du système. Il s’agit d’expliciter l’exigence

fondamentale qui justifie la conception du produit.

Il est essentiel de se poser les trois questions suivantes :

A qui / à quoi le produit rend-il service ?

Sur qui / sur quoi agit-il ?

Dans quel but ?

Diagramme « bête à corne »

Il permet de synthétiser ces trois questions en un schéma dans le but de déboucher sur la

fonction principale de notre système :



Utilisateur Sur le support et sur la balle

de golf

ROBOT

Suivre la ligne puis mettre la balle dans le

trou

I.2.2. Diagramme Pieuvre

Le diagramme « Pieuvre » met en évidence les relations entre le système et le milieu

environnant :

ROBOT

SOL

LIGNE

BALLE

JURYUTILISATEUR

TROU



I.2.3. Définition des fonctions

Après une analyse du sujet, nous pouvons dégager les fonctionnalités de la machine :

Garder la balle

Mettre en mouvement la balle

Suivre la ligne

S’arrêter à la fin de la ligne

Avancer

Tourner

Mettre la balle dans le trou

Respecter le thème des années 30

Mettre sous tension

I.2.4. Hiérarchisation des fonctions

Afin d’avoir un ordre d’idée de la part de budget et de temps à attribuer à chaque

fonctionnalité (en fonction de leur importance pour le produit), nous allons les estimer

grâce à une comparaison deux à deux des fonctions à l’aide du tableau ci-dessous.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 1(1) 2(3) 2(4) 1(5) 2(6) 1(7) 2(1) 4(1)

2 1(1) 1(4) 2(5) 2(6) 2(7) 2(2) 4(2)

3 0 1(3) 1(3) 2(3) 4(3) 4(3)

4 2(4) 1(4) 1(4) 2(4) 4(4)

5 1(6) 2(7) 2(5) 2(5)

6 1(7) 2(7) 4(6)

7 2(7) 4(7)

8 1(8)

9

0 : importance équivalente

1 : légère importance

2 : moyenne importance

4 : grande importance



9%

7%

22%

20%

8%

11%

18%

4%

1%

Résultats en %

(1) Garder la balle

(2) Mettre en mouvement

la balle

(3) Suivre la ligne

(4) S'arrêter à la fin de la

ligne

(5) Avancer

(6) Tourner

(7) Mettre la balle dans le

trou

(8) Respecter le thème des

années 30

(9) Mettre sous tension

1 : 8

2 : 6

3 : 14

4 : 13

5 : 7

6 : 9

7 : 12

8 : 1

9 : 0

Total : 70



II. PRINCIPE DE REALISATION DES FONCTIONS

II.1. RECHERCHE DE TECHNOLOGIES

Avant de choisir une technologie bien précise nous devons passer en revue toutes les solutions

possibles à la réalisation d’une fonction. Ce n’est que dans un second temps que nous ne

retenons qu’une seule solution en argumentant notre choix.

II.1.1. Arbre de conception

Garder la balle

Embarquer la balle

Emplacement dédié

Objet bloquant la balle

Pousser la balle

godet

cale

Mettre en

mouvement la balle

éjecter la balle

inertie

plan incliné

ressort*

canon*

poser la balle dans le trou

bras articulé horizontal

bras articulé vertical

Suivre la ligne

repérer la ligne

capteur optique

capteur infrarouge

caméra optique

S'arrêter avant la fin

de la ligne

Arrêter le robot

arrêt des moteurs

frein

parachute

Repérer le trou

laser

capteurs ultrasons

Avancer

Utiliser des chenilles

2 chenilles latérales alimentées par un moteur

4 mini-chenilles

Utiliser des roues

2 roues motrices + 2 roues folles

4 roues motrices

4 roues folles + propulsion à

l'arrière

Rouler sur elle-même

Volume sphérique

Tourner

Pivoter

Sens de rotation des roues

différent

Tourner avec un centre de rotation sur la roue ou externe

Roues directionnelles

Arrêter une roue sur le

coté

Mettre sous tension

Fermer le circuit

Dispositif tout ou rien

Dispositif numérique

Alimenter le robot

Mettre les piles



*canon : principe de fonctionnement

Balle de golf

canon

Trou

*ressort : principe de fonctionnement

Ressort

Balle de golf

Trou



II.2. CHOIX DES TECHNOLOGIES

II.2.1. Justification des solutions retenues

Après avoir récapitulé toutes les solutions il faut en choisir une spécifique pour réaliser

chaque fonction.

Solution pour la fonction « Garder la balle »

La fonction « garder la balle » est bien réalisée si la balle est bien « fixée » au

robot : elle ne devra pas quitter le robot. Il faudra également pouvoir utiliser la balle après

l’arrêt à la fin de la ligne. C’est pourquoi on ne peut utiliser « pousser la balle » car il y a un

risque que la balle s’échappe si le robot freine ou tourne brusquement.

Nous décidons alors de choisir « embarquer la balle ». Nous décidons également

de choisir un objet qui bloquera la chute de la balle pour gagner de l’espace au sein du

robot.

Balle de golf

Objet bloquant la chute la balle



Solution pour la fonction « Mettre en mouvement la balle »

Afin de régler la trajectoire et la vitesse de la balle, nous devons avoir la possibilité

de modifier la vitesse que va acquérir la balle et également lui donner une trajectoire

précise, une trajectoire rectiligne. Nous pouvons déjà éliminer la solution de bras articulé

car sa conception serait coûteuse et difficile.

Nous éjecterons donc la balle. Le canon donnerait trop de vitesse à la balle et peu

de précision, d’ailleurs il prendrait beaucoup d’espace sur le robot. Avec l’inertie, il faudrait

programmer l’éjection de la balle quand la machine s’arrête : la solution technique

demanderait beaucoup de précision et serait donc difficile à mettre en œuvre. Quant au

ressort, il ferait vriller la balle et lui donnerait une trajectoire curviligne. La solution choisie

sera un plan incliné réglable verticalement et horizontalement, afin de maîtriser totalement

la trajectoire et la vitesse de la balle.

Trou

Balle de golf

Plan incliné



Solution pour la fonction « Suivre la ligne »

Notre robot doit réagir quand il détecte un virage et agir en conséquence. Il doit

suivre strictement la ligne et s’il la perd, il doit être capable de la retrouver le plus

rapidement possible. La détection sera monochromatique (blanc pour la table, noir pour la

ligne).

La ligne n’est pas très large (1cm) il sera donc plus simple d’utiliser des capteurs

optiques qui verront toujours la réflexion sur la table blanche : dès qu’il n’y a plus de

réflexion cela signifie que les capteurs voient la ligne, donc que le robot quitte la ligne.

Nous choisissons des capteurs infrarouges monochromatiques car une caméra optique

demanderait à traiter trop d’information.

Diode Emettrice Photo transistor récepteur

Blanc

Réflexion totale donc le phototransistor reçoit l’information

Diode Emettrice Photo transistor récepteur

Noir

Le noir absorbe toute la lumière il n’y a pas d’information



Ce capteur voit la ligne, il va donc pouvoir indiquer qu’il est nécessaire de tourner à droite.

Solution pour la fonction « S’arrêter avant la fin de la ligne »

De part la légèreté de la machine et la relative faiblesse de la vitesse du robot

(faiblesse de l’énergie cinétique), nous avons opté pour que, lors de la détection de la fin

de la ligne, la machine s’arrête toute seule pour se réorienter et éjecter la balle. En effet, le

simple arrêt des moteurs permettra un freinage quasi-instantané du robot à cause de la

non-réversibilité des réducteurs liée au rapport élevé de réduction. D’ailleurs, l’installation

d’un système de freinage serait fastidieuse et coûteuse pour des performances

légèrement supérieures.

Ligne à 13 cm du trou

Capteurs qui voient la ligne et donc arrêt de la machine



Solution pour la fonction « Avancer »

Nous souhaitons que la machine se déplace à une vitesse d’environ 10cm/s, qu’elle

puisse s’arrêter rapidement. De plus la motorisation ne doit pas être trop gourmande en

énergie.

Des chenilles auraient pu permettre de faire avancer la machine mais pour des raisons

évidentes de réalisation et de coût il est préférable d’utiliser des roues. La propulsion à

l’arrière, de type aéroglisseur, est impossible à diriger donc ce choix est écarté. Le choix

de 4 roues motrices exigerait de l’espace et de l’énergie. Nous utiliserons donc 2 roues

motrices à l’avant du robot et deux roues folles à l’arrière. La stabilité de la machine sera

garantie pour une vitesse et une énergie suffisante.

Solution pour la fonction « Tourner »

La machine, lorsqu’elle tourne, doit être efficace et précise. Le système qui fera tourner le

robot doit être simple à mettre en œuvre et le rayon de giration de 5cm assure des virages

pas trop « serrés ».

Ainsi faire pivoter la machine serait inclure des possibilités de déplacement inutiles pour

notre projet devant le rayon de giration. Les roues directionnelles seraient difficiles à

mettre en œuvre. C’est pourquoi nous ferons tourner le robot en arrêtant une roue et

placer le centre de rotation sur celle-ci.



ARRET DE LA ROUE DROITE

Centre instantanée rotation

LE MOBILE TOURNE A DROITE

Solution pour la fonction « Mettre sous tension »

Si on ne place pas d’interrupteurs, il serait difficile de tester la machine et il serait moins

commode à chaque fois de devoir mettre les piles pour faire démarrer le robot. Le

dispositif tout ou rien conviendra parfaitement devant un dispositif digital évidemment

coûteux et totalement inutile.



II.2.2. Critères d’appréciation des fonctions

Fonction Critère Niveau

Garder la balle Mobilité de la balle dans le

robot

nulle

Mettre en mouvement la

balle & Mettre la balle dans

le trou

Etablir une trajectoire de

référence

Accélération acquise par la

balle

30cm/s²

Suivre la ligne Contraste Monochromatique

S'arrêter avant la fin de la

ligne

Temps de réaction

Temps d’arrêt

Distance d’arrêt

10−3 s

10−2 s

1mm

Avancer Etablir une trajectoire de référence Vitesse moyenne (vitesse de rotation du moteur) Autonomie de déplacement (batterie)

10 cm/s

30 min

Tourner Vitesse moyenne (vitesse de rotation du moteur)

10 cm/s



III. CHOIX DES COMPOSANTS

III.1Choix du châssis

Le châssis doit respecter le format A5 (21x14.85 cm), sa forme importe peu c’est pourquoi

nous avons choisi une forme rectangulaire basique.

III.2 Choix du moteur et calcul du rapport de transmission.

Calcul du rapport de réduction :

Nous possédons un bloc à double moteur de type FA-130 livré en kit sur lequel deux types

de rapport de réduction sont sélectionnables : le rapport 1

58 ainsi que le rapport

1

203.

Le constructeur donne comme vitesse de rotation du moteur à pleine charge 6990

tr.min−1.



On appelle I le point de contact entre la roue et le sol on a :

(𝑉 I)R’’ =0

Nous avons choisi des roues de 36mm de diamètre d’où r=18mm. Ainsi la détermination

du rapport de réduction, va nous servir à calculer la vitesse de notre robot.

On a :

(𝑉 O’)R’’ = (𝑉 I)R’’ + 𝛺 (roue/sol) ∧ IO′

Or : 𝛺 (roue/sol) = ω(roue). z et IO′ = −r. 𝑦

On obtient donc : (𝑉 O’)R’’= 0 + (ω(roue). z ) ∧ (−r. 𝑦)

= r. ω(roue) x

Or on sait que :

ω(roue)= k×ω(moteur) avec k le rapport de réduction du moteur.

D’où : (𝑉 O’)R’’ = r k×ω(moteur).

D’après les données on a ω(moteur)= 6990tr.min−1= 2𝜋

60× 6990= 732 rad.s−1

On peut à présent calculer la vitesse du robot en fonction du rapport de réduction.

Pour un rapport de 1

58 :

(𝑉 O’)R’’ = 18.10−3×732×1

58 =0.22m. s−1 soit 22cm. s−1



Pour un rapport de 1

203 :

(𝑉 O’)R’’ = 18.10−3×732

203 = 0.06m. s−1 soit 6cm. s−1

On voit donc que pour les roues que nous avons sélectionné il faut que le moteur ait un

rapport de réduction de 1

203 car pour un rapport de

1

58 la vitesse du robot est beaucoup trop

élevée.

Caractéristiques du moteur :

III.3 Choix des Roues

III.3.1 Roues motrices

Les roues motrices que nous avons sélectionnées (de référence 70101 sur lextronic) sont

appropriées au moteur fourni et correspondent parfaitement au diamètre choisi. En effet

ces roues sont de 36mm de diamètre et sont recommandées pour le moteur FA-130. De

plus elles sont livrées avec un axe horizontal de fixation de 100mm.

Nos deux roues motrices sont placées à l’avant du châssis.

Tension nominale 1,5 (typique) à 3 Vcc (4,5 Vcc max)

Rapport 1/203

Dimensions (mm) 75×50×25

Axe (mm) 2,5×27

Consommation (A) 0,66

Vitesse de rotation 6990 tr/min

Couple 4,6 gcm

Masse (g) 85



III.3.2 Billes porteuses

Nous avons choisi d’équiper notre robot de deux roues folles que nous plaçons à l’arrière

du robot. Celles-ci sont en acier léger et ont un diamètre de 19mm (référence 687-635 sur

radiospares). Pour ces roues il suffit de percer un trou dans le châssis afin de faire passer

la tige filetée et de fixer avec un écrou.

III.4 Choix des capteurs

Nous avons opté pour des capteurs de proximité réflectifs (référence APDS-9103-L22 sur

farnell) pour leur simplicité de mise en place, d’utilisation et leur faible coût.



III.5 Carte de Commande

La carte de commande nous est imposée, ses dimensions sont de 81,2×111.3×20mm et

sa masse est de 50g.

Elle se présente sous la forme d’un rectangle sur lequel nous fixons les composants.

III.6 Carte de puissance

La carte de puissance nous est également imposée. Ses dimensions sont de

55×70×30mm et sa masse hors système de fixation est estimée a 40g.

III.7 Choix du servomoteur

Nous avons choisi un servomoteur ES-03

Le couple nécessaire à la libération de la balle n’est pas pris en compte car les efforts

appliqués sont dans l’axe du servomoteur et ne s’opposent pas à sa rotation. De plus le

poids de la barrière est négligeable.

Donc le choix du servomoteur s’est fait uniquement en fonction de ses dimensions et de

son coût.



IV. CONCEPTION

IV.1 Classes d’équivalences et liaisons

Même si dans le cas présent il est assez évident de voir les mouvements relatifs entre les

ensembles de pièces, cela fait partie de la démarche d’étude du fonctionnement d’un

système. En effet, c’est à partir des classes d’équivalence que nous allons déterminer les

liaisons qui entrent en jeu dans notre système afin de réaliser le/les mouvement(s) que

nous souhaitons.

CLASSE D'EQUIVALENCE

CHASSIS Moteurs, supports, carte commande,

carte puissance, carte capteur, capteurs

ROUE MOTRICE

1 Roue 1, Axe 1

ROUE MOTRICE

2 Roue 2, Axe 2

BILLE 1 Bille 1

BILLE 2 Bille 2



IV.2 Réalisation des liaisons

IV.2.1. Liaisons pivot

Les liaisons pivot sont directement réalisées au niveau du bloc moteur qui nous est

imposé. Nous n’avons donc pas à nous soucier de la réalisation de ces liaisons pivot.

IV.2.2. Liaisons rotule

Etant donné que nous achèterons les roues folles avec leur support les liaisons rotule

seront déjà réalisées et nous n’auront qu’à les installer sur le système. Donc, comme pour

les liaisons pivot, nous n’auront pas à nous soucier de la réalisation des liaisons rotule.



IV.3 Mise en position des pièces sur le châssis

Le but de cette sous-partie est de garantir la stabilité du robot. Il faut donc bien répartir la

masse des pièces sur le châssis posé sur 4 points d’appui.

Pour respecter les solutions « éjecter la balle » et « avancer », nous sommes obligés de

placer la balle et ses supports (et le servomoteur) à l’avant du robot ainsi que le bloc

moteur (les roues sont à l’avant). Nous ajoutons la carte capteur à l’avant pour raccourcir

les fils reliant les capteurs et les deux autres cartes électroniques à la carte capteur.

C’est parce qu’il n’y a plus de place à l’avant que nous plaçons les cartes électroniques et

le bloc d’alimentation à l’arrière. Les cartes sont superposées pour un gain de place.

On a donc :

La différence de masse entre l’avant et l’arrière du robot n’est pas aussi importante dans

la réalité car le bloc d’alimentation, l’élément le plus lourd, est situé vers le milieu du

châssis. De plus ce sont les billes qui supportent la plus grande masse : il n’y aura pas

donc de problème de contact entre les billes et le sol, elles pourront jouer leur rôle.

Pièce Masse

Bloc moteur 85g

Balle de golf 45g

Support de la balle négligeable

Carte capteur et servomoteur 30g

Masse à l'avant 160g

Pièce Masse

Bloc d'alimentation 195 g

Cartes électroniques 90g

Supports carte Négligeable

Masse à l'arrière 285g



IV.4 Maintien en position des pièces (MEP)

Le but de cette sous partie est d’assurer la fixation des pièces sur le système (réalisation

des liaisons encastrement). Il faudra prévoir une large possibilité de réglage afin d’ajuster

le montage final. En effet, les imprécisions de conception et de réalisations sont

inévitables, c’est pourquoi il faudra y remédier « sur le vif ».

IV.4.1 Maintien en position des piles:

Nous réalisons un bloc d'alimentation qui maintient les trois piles de 9V sous le châssis, il

sera réalisé en tôle pliée.

Réalisation du bloc d'alimentation:

Celui-ci sera composé d'une plaque en U pliée qui maintiendra les 3 piles latéralement.

Deux vis et deux boulons maintiennent l'ensemble sous le châssis par l'intermédiaire de

deux perçages dans ce dernier et dans la plaque.

Deux tubes, d'un diamètre légèrement supérieur, entourent les vis. Ainsi l'ensemble du

bloc d'alimentation est fixé sur les côtés ainsi que sur le dessus et le dessous de manière

à obtenir un ensemble stabilisé.



IV.4.2 Maintien en position des billes:

Notre robot aura donc quatre points d’appui au sol. Les deux roues folles seront fixées

directement sur le châssis grâce à leur tige ensuite, il suffira de les maintenir en place

après avoir ajusté les longueurs des tiges pour que les roues folles soient au même

niveau que les roues motrices.

IV.4.3 Maintien en position des capteurs:

Les capteurs doivent êtres réglables en hauteur et latéralement le long de la glissière

réalisée dans le châssis. Ceci permet une adaptabilité maximale lors des essais.

Le maintien en position de la pièce sera réalisé de la manière suivante :

Le capteur sera vissé sur une équerre intermédiaire dans laquelle on aura fait un

trou légèrement plus grand que la largeur de la vis.

L’ensemble sera vissé sur une tige filetée réglable par rapport au support grâce aux

écrous placés au dessus et sous le châssis. Des contre écrous peuvent être

ajoutés en cas de jeu.



IV.4.4 Maintien en position des cartes:

Ces cartes doivent être isolées du châssis pour éviter tout court-circuit ce qui implique de

les surélever grâce à des entretoises ou des équerres réalisées en matière isolante

(plastique). Le support du système de mise en mouvement de la balle nécessite quatre

entretoises qui seront réalisées de la même façon. Les entretoises sont des tubes de 60

ou 30mm (en fonction de leur utilisation) qui permettent de maintenir une distance fixe

entre le châssis et une carte par exemple. La compression est assurée par un système

vis-écrous qui passe à travers les tubes.



IV.4.5. Maintien en position du système mise en mouvement

de la balle:

Notre système de mise en mouvement de la balle est composé de 7 éléments: une

gouttière, une charnière, une tige filetée, une plaque pliée, un servomoteur, une barrière et

la balle.

La plaque est reliée au châssis de la même manière que les cartes de puissance et de

commande, c'est à dire à l'aide de 4 entretoises.

La partie avant de la gouttière est simplement posée sur la partie avant du châssis, puis la

partie arrière de la gouttière est fixé à une charnière grâce à une vis et un écrou. Ce

système permet de régler l'angle ß entre le châssis et la gouttière.



Vue de profil

La charnière est reliée à la tige filetée puis celle-ci est vissée à la plaque dans un trou

légèrement plus grand que son diamètre pour permettre un coulissement. Enfin, elle est

fixée à l'aide de 2 écrous. Ainsi la hauteur h entre la charnière et la plaque est réglable.



Le servomoteur est encastré sur la face verticale de la plaque pliée à l'aide de 4 vis et 4

écrous. La barrière est fixée sur le servomoteur à l'aide d'un écrou.

Vue de profil:

Vue de face:



La balle est retenue par la barrière du servomoteur sur la gouttière ainsi, quand la barrière

se lève, c'est à dire qu'elle passe de la position 1 à la position 2, la balle roule le long de la

gouttière.

Vue de face:

Vue de profil:



V. PROGRAMMATION ET CONCEPTION ELECTRONIQUE

V.1. Programmation

Le but de la programmation est de permettre au robot de réagir face à une situation

donnée. Dans un premier temps nous devons envisager toutes les possibilités que le robot

pourra rencontrer au cours de son évolution (étude de programmation). Dans un second

temps nous élaborerons les procédures que le robot devra suivre dans chacun des cas

(programmation).

V.1.1 Étude et programmation

Les seules données dont dispose le robot pour « choisir » une marche à suivre lui sont

fournies par ses organes sensoriels, c'est-à-dire ses capteurs. Selon la situation dans

laquelle il se trouve les données des capteurs vont varier. Ce sont ces variations qu’il faut

interpréter pour élaborer des procédures.

Dispositions et nominations des capteurs:

Voici (approximativement) comment seront positionnés les capteurs sur le robot.



Remarque :

Les appellations présentes sur le schéma seront aussi utilisées pour nommer les signaux.

Ainsi le signal en sortie du capteur avant droit aura pour code « Capt_ligne_droit ».

Récapitulatif:

Stratégie:

Notre stratégie est avant tout basée sur le suivi d'une ligne noire, de 1cm de largeur, non

rectiligne (rayon de virage maximum: r=6cm) et de longueur inconnue. Les deux capteurs

optiques seront placés à l'avant, non loin des roues, de part et d'autre de la ligne. Ils

permettront, lorsque l'un d'eux rencontrera la ligne, d'amorcer un changement de direction

dans le but de corriger la trajectoire du robot et ainsi assurer la fonction « Suivre la ligne ».

Une fois le robot en fin de parcours, il devra détecter la ligne perpendiculaire symbolisant

l'arrêt et l'activation de la fonction « libérer la balle ».

Nous choisissons aussi de ne pas doter notre robot de marche arrière car elle rendrait

inutilement plus complexe les manœuvres de redirection par rapport à la ligne.

Principe du changement de direction:

Pour tourner, nous allons arrêter d'alimenter un des moteurs en fonction de la direction

voulue, comme l’indique ces schémas, afin que la rotation du robot se fasse autour de la

roue désactivée.



Principe de libération de la balle:

La fonction « libérer la balle » sera activée par l'arrêt du robot sur la ligne de fin

perpendiculaire et sera réalisée par la mise en rotation du servomoteur relevant la

barrière.

Principe de notre programmation:

Nous avons décidé de décomposer notre programmation en plusieurs étapes (3 ou 4 dû à

l'incertitude sur la mise en fonctionnement du servomoteur qui nous est pour l'instant

inconnu) et ceci afin d’éviter le maximum de bugs. Dans le pire des cas, il sera plus simple

de débuguer un programme conçu de cette manière car la panne sera plus facilement

localisable et donc plus facile à corriger.



De plus, nous attirons votre attention sur le fait que l’absence du signal provenant du

bouton marche/arrêt n’est pas un oubli mais bien un acte volontaire. En effet, le signal M/A

du bouton marche-arrêt est simple à traiter (M/A= 1 avant et tout peut fonctionner

normalement, si M/A = 0 rien n’est alimenté donc arrêt) et nous avons décidé de l’occulter

afin de vraiment nous concentrer sur les signaux provenant des capteurs (de plus cela

soulage les tables de vérités).

V.I.2 Programme

Programme 1 : Détermination des actions à réaliser en fonction des données capteur.

Capt.ligneG Capt.ligneD Avant Droite Gauche Arrêt Lib.balle

0 0 1 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 0

1 0 1 0 1 0 0

1 1 0 0 0 1 1

La programmation n’est pas terminée.

V.2. Carte de puissance

La carte de puissance étant réalisée en TP, nous n'avons pas encore d'information sur ses

caractéristiques techniques (le TP n'a pas encore été fait à ce jour).

V.3. Carte de capteurs

Nous avons trouvé judicieux de créer une carte pour recueillir les signaux provenant de

nos deux capteurs. Nous rappelons qu'il s'agit de traiter les deux signaux issus de ces

capteurs Émetteur/Récepteur réflectifs infrarouge indiquant la présence de la ligne. Nous

ne savons pas encore ce qui figurera sur cette carte pour l'instant (Data sheet du

constructeur peu précise), mais ce sera vraisemblablement des résistances de shutdown

qu'il restera à déterminer.



V.4. Câblage d’alimentation

Cette sous-partie a pour but de montrer la manière dont l’énergie provenant des piles sera

distribuée. Nous avons prévu un trou dans le châssis afin de faire passer le câblage reliant

moteur et alimentation à la carte de puissance. Après des recherches, nous optons pour

des fils de cuivre gainés de section de 0,75mm² ou de 1mm².

Schéma d'alimentation:

ALIMENTATIONCARTE

PUISSANCE

MOTEUR SERVOMOTEUR

CARTE DE COMMANDE

CARTE CAPTEURCAPTEUR

Fil

Bus



VI. ARCHITECTURE

VI.1 Détail de la modélisation

Assemblage final Sous-assemblages



VI.2. Pièces réalisées

VI.2.1 Mise en plan du châssis



VI.2.2 Mise en plan du support alimentation

VI.2.3 Mise en plan du support de la gouttière



VI.2.4 Mise en plan de la gouttière

VI.2.5 Mise en plan du support (équerre) de la « carte

capteur » :



VI.2.6 Mise en plan du support intermédiaire des capteurs

VI.2.7 Mise en plan de la charnière



VII. FACTURE

Pièces à acheter

Noms des pièces Nombres Fournisseur Référence Coût unitaire HT (en €)

Coût total HT (en €)

servos ES-03 1 conrad 227728-62 9,99 9,99

charnière 40x40mm 1 radiospares 270-2635 6,13 6,13

paire de roues d=36mm 1 lectronic 70101 3,93 3,93

bille porteuse acier léger 2 radiospares 687-635 3,67 7,34

capteur de proximité 2 farnell APDS-9103-

L22 0,63 1,26

commutateur SPST 1 farnell 110-B-63 3,44 3,44

Sous-total 32,09

Pièces à fabriquer

Noms des pièces Nombres Fournisseur Type Coût unitaire HT (en €)


entretoise 60mm 8

tube PVC

entretoise 30mm 4

tube PVC

gouttière 1

tube PVC

support A5 1

PVC

support tige filetée 1

plexiglas ou PVC

support capteur 1

PVC

support carte capteur 1

PVC

support piles 1

aluminium

tige filetée 3

acier

barrière balle 1

PVC

Sous-total

Pièces fournies

Noms des pièces Nombres Fournisseur Référence Coût unitaire HT (en €)


Moto-réducteur 1

pile 3

carte de commande 1

carte de puissance 1

balle de golf 1

Sous-total

TOTAL 32,09

Documents

Dossier Final Julien