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
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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
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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
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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 :
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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
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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
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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
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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
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*canon : principe de fonctionnement
Balle de golf
canon
Trou
*ressort : principe de fonctionnement
Ressort
Balle de golf
Trou
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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:
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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VI. ARCHITECTURE
VI.1 Détail de la modélisation
Assemblage final Sous-assemblages
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VI.2. Pièces réalisées
VI.2.1 Mise en plan du châssis
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VI.2.2 Mise en plan du support alimentation
VI.2.3 Mise en plan du support de la gouttière
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VI.2.4 Mise en plan de la gouttière
VI.2.5 Mise en plan du support (équerre) de la « carte
capteur » :
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VI.2.6 Mise en plan du support intermédiaire des capteurs
VI.2.7 Mise en plan de la charnière
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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 €)
Coût total 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 €)
Coût total HT (en €)
Moto-réducteur 1
pile 3
carte de commande 1
carte de puissance 1
balle de golf 1
Sous-total
TOTAL 32,09