Projet Personnel Encadré ROBOT SUIVEUR DE LIGNE
Année 2006-2007 Groupe 6
BONNAVENT Marion CORNAND Benoit COTTAZ Jérémy DESPRES Stéphanie
REMERCIEMENTS
Nous souhaitons remercier les personnes qui nous ont aidés et soutenues tout au long de l’année à la concrétisation de notre projet : -
nos profe professeur sseurss de Science Sciencess de l'Ingén l'Ingénieur ieur,, M. Jean-Fra Jean-Françoi nçoiss BERTHA BERTHA (professe (professeur ur de Génie Génie Mécanique) Mécanique) et M. Jean-Pierre BURGHARDT BURGHARDT (professeur (professeur de Génie Electronique), pour leurs disponibilités disponibilités et leurs explications fournies.
-
les relations extérieures au lycée qui ont su nous apporter des renseignements et des précisions.
-
aux aux docum document entali aliste stess du lycée lycée pour pour leur leur coopé coopérat ration ion..
-
au lycée lycée La Martiniè Martinière re Monplai Monplaisir sir pour pour ses nombre nombreuses uses structu structures res informati informatiques ques et techno technologiq logiques. ues.
REMERCIEMENTS
Nous souhaitons remercier les personnes qui nous ont aidés et soutenues tout au long de l’année à la concrétisation de notre projet : -
nos profe professeur sseurss de Science Sciencess de l'Ingén l'Ingénieur ieur,, M. Jean-Fra Jean-Françoi nçoiss BERTHA BERTHA (professe (professeur ur de Génie Génie Mécanique) Mécanique) et M. Jean-Pierre BURGHARDT BURGHARDT (professeur (professeur de Génie Electronique), pour leurs disponibilités disponibilités et leurs explications fournies.
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les relations extérieures au lycée qui ont su nous apporter des renseignements et des précisions.
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aux aux docum document entali aliste stess du lycée lycée pour pour leur leur coopé coopérat ration ion..
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au lycée lycée La Martiniè Martinière re Monplai Monplaisir sir pour pour ses nombre nombreuses uses structu structures res informati informatiques ques et techno technologiq logiques. ues.
SOMMAIRE INTRODUCTION ........................................................................................................................................page 1 PLANNING PRÉVISIONNEL ......................................................................................................................... page 2 1. ANALYSE FONCTIONNELLE......................................................................................................................page 3 1.1. Expression fonctionnelle du besoin ....................................................................................... page 4 .........................................................................................................................page 1.3. Algorigramme ......................................................................................................................... page 4 1.4. F.A.S.T ................................................................................................................................... page 6 2. ETUDE ÉLECTRONIQUE ..........................................................................................................................page 7 2.1. Microcontrôleur : Pic Basic .................................................................................................... page 8 2.2. Capteurs ................................................................................................................................ page 9 2.3. Conception des cartes électroniques................................................................................... électroniques................................................................................... page 10 3. ETUDE MÉCANIQUE ........................................................................................................................... page 14 3.1. Motoréducteur ..................................................................................................................... Motoréducteur ..................................................................................................................... page 15 3.2. Calculs Mécaniques et Conception .................................................................................... page 16 3.4. Etablissement du Bon de Commande ............................................................................... page 18 CONCLUSION ...................................................................................................................................... page 19 GLOSSAIRE ........................................................................................................................................ page 20 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................... page 20 SCHÉMAS ET MODÉLISATIONS ............................................................................................................... Annexes
INTRODUCTION Thème : L A
Sous thème : LE
Problématique : COMMENT
ROBOTIQUE
ROBOT
« SUIVEUR DE LIGNE »
PEUT-ON FAIRE ÉVOLUER UN SYSTÈME DE FAÇON AUTONOME SUR UN PARCOURS PRÉÉTABLI
?
C’est à l’issue de l’année de Première Ssi, avec les TPE, (Travaux personnels encadrés), que se sont déroulés dès la rentrée 2007 en classe de terminale Ssi les PPE (projet personnel encadré). Le projet, mené en classe de première, par deux membres du groupe (Mlles B ONNAVENT Marion et DESPRÈS Stéphanie) fut récupéré, réétudié et modifié par ces dernières, mais également par deux autres élèves de Terminale Ssi (M. C ORNAND Benoît et M. COTTAZ Jérémy). Une réalisation qui a transformé un « robot détecteur d’obstacles » en un « robot suiveur de ligne », pour ainsi répondre à la problématique :
Comment peut-on faire évoluer un système de façon autonome sur un parcours préétabli ?
Ce projet a permis aux membres du groupe d’appliquer au mieux leurs acquis en SI (sciences de l’ingénieur) puisque c’est l’unique discipline dans laquelle il est possible de développer ces PPE. Le robot « suiveur de ligne » a été le projet capable de nous faire étudier, réaliser et mettre au point un équipement robotisé sur les aspects mécanique, électrique et informatique, tous constitutifs des sciences de l’ingénieur. L’objectif a été de fabriquer un robot « suiveur de ligne » qui fonctionne en respectant les contraintes imposées par le cahier des charges fonctionnelles. Pour arriver à cette finalité, dans un premier temps, nous avons entrepris une analyse fonctionnelle, puis des études mécanique et électrique simultanément, pour finalement aboutir sur la conception d’un prototype.
PPE
1
PLANNING PRÉVISIONNEL 5 novembre : - Acquisition du cahier des charges (4 membres) - Répartition des tâches : planning prévisionnel (4 membres) 12 novembre : - Reprise de l’analyse fonctionnelle (4 membres) - Nouvelle répartition des tâches (4 membres) 19 novembre : - Recherche : capteur et PIC BASIC (Bonnavent - Cornand) - Recherche : moteur et calculs mécaniques (Cottaz - Despres) 26 novembre : - Choix des capteurs et PIC BASIC (Bonnavent – Cornand) - Choix des moteurs (Cottaz - Despres) 1er décembre : - Conception de la carte électronique - Dimensionnement du moteur 8 décembre : - Présentation orale - Conception du schéma global de la carte électronique - Choix final du moto-réducteur 15 décembre : - Choix des composants de la carte électronique - Conception du châssis 22 décembre : - Conception et modélisation MULTISIM de la carte électronique - Conception et modélisation SOLIDWORKS du châssis - Rédaction du bon de commande 5 janvier : - Séparation de la carte électronique en plusieurs cartes - Conception et modélisation du système de réglage des capteurs 12 janvier : - Programmation du PIC BASIC - Réalisation des typons - Mise en plan du châssis 17 janvier : - Programmation du PIC BASIC et réalisation des typons - Modélisation du robot 22 janvier : - Bilan et réalisation. PPE
2
ANALYSE FONCTIONNELLE
PPE
3
1.1. EXPRESSION FONCTIONNELLE DU BESOIN
Trajet
Utilisateur
Robot Suiveur de ligne
Suivre un parcours préétabli de façon autonome
Voici une manière simple de lire ce diagramme ; il répond à trois questions : - A qui le produit rend-il service ? Le produit rend service à l’utilisateur - Sur quoi agit le produit ? Le produit agit sur le trajet qu’il doit parcourir en suivant la ligne noire. - Dans quel but ? Dans le but de suivre un parcours préétabli de façon autonome
1.2. ALGORIGRAMME L’Algorigramme (ou organigramme) est un diagramme qui se lit à différents niveaux. Ici, le système est abordé de deux points de vue différents. Le diagramme est une suite de directives composées d’actions et de décisions qui doivent être exécutées selon un enchaînement strict pour réaliser une tache (appelée : séquence).
PPE
4
2.1.1Analyse générale Initialisation
Avancer en ligne droite
Détection d’une ligne
Détection d’une ligne
Avancer à gauche
Avancer à droite
2.1.2Analyse détaillée
Alimenter les deux moteurs simultanément
Phototransist or Phototransistor droit
Arrêter le moteur gauche
PPE
Arrêter le moteur droit
5
F.A.S.T. Déplacer un mobile (F.P.1)
Se déplacer (F.S 1.1)
Déplacer roue droite
Déplacer roue gauche
Suivre la ligne
Détecter la ligne
Alimenter
Pile 3V
Distribuer
Relais et transistors
Convertir
Motoréducteur
Transmettre
Axes et roues
Alimenter
Pile 3V
Distribuer
Relais et transistors
Convertir
Motoréducteur
Transmettre
Axes avec roues
Alimenter
Pile 9V et régulateur de tension de 9V en 5V
Acquérir
Emetteur/Récepteur infrarouge
Traiter
Microcontrôleur
Communiquer
Carte d’interface
PPE
6
ETUDE ELECTRONIQUE
ETUDE ELECTRONIQUE
PPE
7
2.1. LE MICROCONTRÔLEUR 2.1.1Développement du programme et mise au point L'écriture du programme ainsi que sa mise au point doivent suivre le diagramme suivant : Edition
Saisie du programme en langage assembleur ou évolué
Assemblage ou compilation
Traduction du langage assembleur ou évolué en code machine
Simulation ou Emulation
Vérification du fonctionnement du programme avec : - soit un logiciel simulant le microcontrôleur ; - soit une carte électronique, connectée à un PC et pilotée par un logiciel, fonctionnant comme le microcontrôleur
Programmation
Essai
Remplissage de la mémoire programme avec le programme en code machine
Vérification réelle du fonctionnement
2.1.2Choix du PICBASIC-1S Le microcontrôleur du robot suiveur de ligne sera un PICBASIC-1S. Ses caractéristiques, présentées dans le tableau ci-dessus, correspondent au mieux à nos attentes : Caractéristiques
Réponses aux attentes
2Ko de mémoire programmable
Entièrement suffisant pour le programme qui y sera inséré car ce dernier comporte peu d’instruction.
16 Entrées / Sorties
Adapté et même supérieur au nombre d’entrées / sorties nécessaires : 2 entrées pour les capteurs infrarouges et 2 sorties pour les deux préactionneurs des moteurs)
Rapidité : 1000 codes traités / s
Correct pour assurer une réponse rapide entre l’acquisition de l’information de sortie de trajectoire et la correction de celle-ci
Plage d’alimentation : 4,5 à 5,5 Vcc
Adaptée car l’énergie pour l’alimenter pourra être fournie par l’intermédiaire d’une pile 9V et d’un pont diviseur de tension
Prix unitaire : 24 € TTC
Prix modéré rentrant dans les exigences du cahier des charges et bon rapport prix / performance
Dimensions 53.9 x 25.0 x 7.80 mm
Facilement implantable sur carte électronique
Les autres caractéristiques à respecter tels que la température de fonctionnement, la consommation typique ou le courant maximum typique seront à prendre en compte soit dans les conditions de PPE
8
fonctionnement soit dans la conception de la carte électronique mais n’entreront pas en compte dans le choix du type de PICBASIC car ces caractéristiques sont plus ou moins identiques selon les modèles.
2.2. LES CAPTEURS : ACQUÉRIR L’INFORMATION 2.2.1 Principe de fonctionnement du capteur infrarouge Les deux capteurs utilisés seront à la fois émetteurs et récepteurs de rayons infrarouges. De manière simplifiée, ils transforment l’intensité des ondes infrarouges reçues en une tension proportionnelle à celle-ci. Cette émission de rayons infrarouges est invisible à l’œil humain car la longueur d’ondes λ, qui différencie les multiples radiations, est inférieure à 800 nanomètres (nm) or, le spectre visible par l’Homme est l’intervalle : 400 nm < λ < 800 nm. Ce type de capteurs détecte soit :
-
une couleur claire : l’extérieur de la ligne (la couleur du contreplaqué), dans ce cas les infrarouges émis seront presque en intégralité réfléchis donc la tension en sortie du capteur sera élevée.
-
une couleur foncée : la ligne à détecter, dans ce cas les infrarouges émis ne seront pas réfléchis ou presque donc la tension en sortie sera faible.
NON PRÉSENCE DE LIGNE Capteur au-dessus de l’aggloméré Le support, de part de sa couleur claire, renvoie une grande partie des rayons émis. Le phototransistor est saturé. Vce est élevé.
PRÉSENCE DE LIGNE Capteur au-dessus de la ligne
Le support de part, de sa couleur foncée, ne renvoie pas pratiquement d’infrarouge. Le phototransistor tend à être bloqué. Vce est faible.
La variation de cette tension V CE, comparée ensuite grâce un amplificateur opérationnel, puis analysée par un microcontrôleur permettra au robot de connaître sa position par rapport à la ligne suivie, donc par rapport au trajet prédéterminé qu’il doit suivre, imposé par le Cahier des Charges. PPE
9
2.3. LA CARTE ÉLECTRONIQUE 2.3.1 Description et fonctionnement de la carte L’information de position est captée par un des capteurs, cette information est alors rendue logique grâce aux amplificateurs opérationnels (en comparant la tension en sortie des capteurs à la tension de référence, réglée par les potentiomètres). Ensuite l’information est analysée par le PICBASIC. Ayant pris connaissance de la position du robot par rapport à la ligne, le PICBASIC effectue des corrections sur cette trajectoire en émettant ou non, un signal sur les sorties qui correspondent à un des deux moteurs. La tension de sortie n’étant pas suffisante pour alimenter les moteurs directement, il faut passer par un transistor qui permettra l’alimentation des bobines des relais des moteurs et donc des moteurs euxmêmes, en fermant le contact entre l’alimentation des moteurs et les moteurs.
2.3.2 Calculs des valeurs des résistances Pour R5
Données Constructeur : I MAX = 10 mA : intensité maximale acceptée par la LED. V LED1 = V F = 1,2V : différence de potentiel entre les 2 bornes de la DEL.
D’après la loi des Mailles on a : VCC – VR5 – VLED1 = 0 AN : Valeur normalisée :
↔ VCC – IMAX ∙ R5 – VLED1 = 0 car VR5 = IMAX ∙ R5 (Loi d’Ohm) ↔ VCC – VLED1 = IMAX ∙ R5 ↔ VCC – VLED1/IMAX = R5 ↔ R5 = 5 – 1,2/10 ∙ 10-3 ↔ R5 = 380 Ω ↔ R5 = 380 Ω
Pour R8 (et R9)
Données Constructeur : R K1 = 167 Ω : résistance interne de la bobine du relais RL2220 V CEsat = 0,2V : différence de potentiel entre le collecteur et l’émetteur du 2N222A2 V BE = 0,7V : différence de potentiel entre la base et l’émetteur du 2N222A2
Cherchons d’abord l’intensité qui va entrer dans le transistor (Ic) D’après la loi des Mailles on a : VCC – VK1 – VQ2 = 0
AN : PPE
↔ VCC – IC ∙ RK1 – VCE sat = 0 car VK1 = IC ∙ RB (Loi d’Ohm) ↔ VCC – IC ∙ RK1 – VCE sat = 0 ↔ VCC – VCE sat = IC ∙ RK1 ↔ VCC – VCE sat / RK1 = IC ↔ IC = 5 – 0,2/167 ↔ IC ≈ 30 mA 10
D’après la loi des Mailles on a : VCC – VBE – VR8 = 0
AN : Valeur normalisée :
↔ VCC – VBE = VR8 ↔ VCC – VBE = IB MAX ∙ R8 ↔ VCC – VBE /IB MAX = R8 ↔ VCC – VBE /4 IB MINI = R8 car 4 IB MINI = IB MAX ↔ VCC – VBE /((4 IC)/β)= R8 car IC = β ∙ IB MINI -3 ↔ R8 = 5 – 0,7/((4 ∙ 30 ∙ 10 )/100) ↔ R8 = 3,58 kΩ ↔ R8 = 3,3 kΩ
On obtient la même valeur pour R 9 en suivant le même raisonnement et en remplaçant K1 par K2 et Q2 par Q3 Pour R1 (et R7) Données Constructeur : R K1 = 167 Ω : résistance interne de la bobine du relais RL2220 V CEsat = 0,2V : différence de potentiel entre le collecteur et l’émetteur du 2N222A2 V BE = 0,7V différence de potentiel entre la base et l’émetteur du 2N222A2
D’après la loi des Mailles on a : VCC – VR1 – VF = 0 AN : Valeur normalisée :
↔ VCC – IF ∙ R1 – VF = 0 car VR1 = IF ∙ R1 (Loi d’Ohm) ↔ VCC – VF = IF ∙ R1 ↔ VCC – VF /IF = R1 ↔ R1 = 5 – 1,1/20 ∙ 10-3 (cf. Figure 3. et données “Coupler”) ↔ R1 = 195 Ω ↔ R1 = 180 Ω
On obtient la même valeur pour R 1 en suivant le même raisonnement : Pour R2 (et R8) Données Constructeur : I C ≈ 2 mA : intensité typique passant dans le phototransistor 1V
On peut en déduire les équivalences suivantes : Ic = 2mA ↔ IR2 = 2mA ↔ UR2 / R2 = 2∙ 10-3 ↔ R2 = UR2/ 2∙ 10-3 ↔ R2 = 5 / 2∙ 10-3 ↔ R2 = 2,2k Ω Pour R4 (et R3) Nous choisirons des potentiomètres de 10 ou 2,2 kΩ selon les disponibilités. Ces 2 potentiomètres devront être ajustés expérimentalement de la façon suivante : on mesurera la tension en entrée de l’AOP quand le capteur est sur une surface claire, puis on mesurera cette même tension quand le capteur sera sur une surface foncée, enfin on réglera le potentiomètre de façon à obtenir une tension de valeur équivalente à la moyenne arithmétique des deux précédentes. PPE
11
2.3.3 Description des circuits Relais
Transistor (2N222A) : permet d’alimenter la bobine du relais quand il reçoit une tension suffisante à sa base fournie par le PICBASIC (la base du transistor est protégée par une résistance pour limiter la tension de 5V émise par le PICBASIC). Relais : quand la bobine est alimentée par le circuit de commande par l’intermédiaire du PICBASIC et du transistor alors elle ferme un contact qui permet d’alimenter le moteur. Moteur : Moteur RM2 (voir partie correspondante pour le choix des moteurs). Piles 1,5V : Permettent de fournir 3V pour alimenter les moteurs.
Fonctionnement global du circuit
IO3 et IO4
CONVERTIR UN SIGNAL DE COMMANDE EN UN SIGNAL DE PUISSANCE
Transistor 2N222A, Relai, (Piles)
PPE
S1 et S2 CONVERTIR UNE TENSION EN UNE PUISSANCE MECANIQUE
Moteur
12
2.3.4 Circuit Capteur Circuit Capteur : capteur infrarouge protégé par deux résistances (une pour la diode, une pour le phototransistor). Il permet de convertir une information sur la clarté du sol (ligne foncée ou sol clair) en une différence de tension aux bornes du phototransistor, information analogique ensuite transmise aux AOP.
2.3.5 Circuit PICBASIC
Régulateur de Tension (7805) : Permet d’adapter la tension nécessaire aux différents éléments du circuit en passant de 9V à 5V. Diode électroluminescente (LED verte) : Permet d’informer l’opérateur ; si la diode est allumée le robot est sous tension, si elle est éteinte le robot n’est pas alimenté. Elle est protégée électriquement par la résistance R5. Pile 9V : Permet d’alimenter le circuit de commande Pic Basic (Picbasic 1B) : Organe de commande ayant pour but d’acquérir (par l’intermédiaire des AOP) l’information des capteurs et en fonction de celle-ci, d’alimenter ou non les moteurs pour modifier la course du robot et suivre la ligne. AOP (LF 351) : Permet d’amplifier et de transformer l’information analogique du capteur en information logique, permettant ainsi d’être analysée par le PICBASIC Potentiomètre : Permet de régler la tension de référence à laquelle va être comparée la tension de sortie du capteur. Ce réglage permettra de déterminer quand le PICBASIC saura que le robot ne détecte plus la ligne à droite ou à gauche.
Fonctionnement global du circuit
IO1 et IO2
CONVERTIR UN SIGNAL ANALOGIQUE EN SIGNAL LOGIQUE ET L’AMPLIFIER
AOP LF 351
PPE
ANALYSER LES INFORMATIONS TRANSMISES ET ENVOYER DES INFORMATIONS LOGIQUES AUX PREACTIONNEURS
IO3 et IO4
PICBASIC 1B
13
ETUDE MÉCANIQUE
PPE
14
3.1. MOTORÉDUCTEUR Notre choix s’est porté sur un motoréducteur : ce choix s’est fait par élimination. En premier lieu nous avons éliminé les moteurs à courant alternatif, car ils sont réservés pour les gros engins. De plus, il est difficile d’avoir un petit générateur. Ensuite nous avons éliminé les moteurs pas à pas, car ils sont trop complexes à utiliser. Ces moteurs ont un processus très particulier : ils fonctionnent par crans, c’est-àdire qu’ils font à chaque signal un ou plusieurs tours selon la configuration. Mais si on envoie un signal à ce moteur, il faut, à chaque étape, renvoyer ce signal autant de fois qu’on souhaite une action du moteur. C’est pour cela que leur utilisation est très complexe et que donc cette solution sera écartée. Enfin il reste deux types de moteur : -
les moteurs à courant continu
-
les motoréducteurs
Tout d’abord nous avons envisagé l’usage de moteurs à courant continu. Mais ces derniers ont comme inconvénients d’avoir des caractéristiques inutilisables : 11500 tr/min (une essoreuse tourne à 1200 tr/min par exemple). Si nous avions utilisé ces moteurs, notre robot avancerait à 173 Km/h ce qui est trop rapide pour celui-ci. Ensuite, pour faire varier la vitesse du moteur, il est nécessaire de varier la tension qui l’alimente .Pour cela, il faudrait fournir un courant très faible, ce qui est difficile à accomplir car il y a des pertes de courant électrique qui sont de valeur équivalente à celle éventuellement donnée aux moteurs dans ces conditions. Nous avons donc choisi la seule solution qu’il nous restait et également la plus avantageuse. Les motoréducteurs sont des moteurs à courant continu mais couplés avec un réducteur. Celui-ci va réduire la vitesse de rotation du moteur grâce à un système d’engrenages. Ainsi nous pouvons contrôler la vitesse de notre robot pour pouvoir optimiser ses capacités. Nous n’avons donc plus besoin de faire varier la tension ce qui simplifie encore le robot pour les mêmes capacités.
PPE
15
3.2 CALCULS MÉCANIQUES ET CONCEPTION Nous avons tout d’abord dû choisir la motorisation entre 2 moteurs proposés : RM1 ou RM2 Minilor, qui nous étaient imposés. Il nous a été nécessaire de faire différents calculs mécaniques à partir
de données que nous avons établies.
3.2.1 Données établies : Caractéristiques
Données
Méthode de résolution
Poids du robot
500g
Poids estimé avant réalisation
Diamètre des roues
5.1cm
Mesuré
Vitesse maximale (V robot)
0.2m/s
Mesure expérimentale
Angle de la plus grande pente à franchir 15°
Estimation
Dimensions du châssis
210*150*5
Contrainte du CdCF
Axe moteur
3mm
Contrainte du moteurs RM1 ou RM2
3.2.2 Définition du rapport de réduction et de la puissance fournie : ×
= 7,84 rad/s donc Nroue =
ωroue =
= 74.8 tr/min
Nous choisissons un moteur RM2 car sa vitesse est plus faible que le RM1 et donc plus proche de la vitesse désirée pour les roues. Or Nmoteur = 7000 tr/min pour ce moteur. Donc
moteur
= Nmoteur ×
= 733 rad/s
On peut maintenant en déduire le rapport de réduction : R =
= 93.5
On choisit le rapport le plus proche soit 81. Nous avons donc choisi un moteur RM2 avec un rapport de réduction de 81 afin de satisfaire au mieux aux différentes contraintes. Données connues du moteur RM2 : Caractéristiques
Données
Méthode de résolution
Intensité
0.120 A
Donnée constructeur
Tension
3V
Donnée constructeur et choix
Coefficient de réduction
81
Calculé
Rendement moteur
≈ 0.7
Donnée usuelle
Rendement réducteur
≈ 0.8
Donnée usuelle : 70% < η < 80%
PPE
16
Connaissant ces valeurs nous allons pouvoir déterminer le couple fourni par le motoréducteur RM2. Désignation : Pem = puissance entrée moteur ; P sm = puissance sortie moteur ; P sr = puissance de sortie du réducteur ; Ce = couple entrée du réducteur ; C s = couple sortie du réducteur ; ω e = vitesse de rotation à l’entrée du réducteur ; ωr = vitesse de rotation à la sortie du réducteur ; R = rapport de réduction
Soit Pem = U × I = 0.36 W
Psm = Pem × ηmoteur
Or Per = Psm, on en déduit donc :
Psr = Per × ηréducteur
De plus :
Per = Ce × ωe et Psr = Cr × ωr avec, ωe =
On en déduit : Ce = Enfin comme : R =
=> Cs =
= 27.8 × 10-2 N.m
Ce couple est faible (d’où la non désignation par le constructeur) qui est largement suffisant pour une conception de ce type.
3.3.3 Modélisation et conception : Notre robot a tout d’abord été modélisé grâce au logiciel SolidWorks afin de répondre à certaines contraintes et de trouver les solutions techniques adaptées au fur et à mesure de l’avancement de notre projet. Nous avons décidé de prendre exactement les dimensions du cahier des charges pour réaliser le châssis le plus grand possible sachant que nous avions 2 cartes électroniques et des piles à placer sur le dessus. Le robot sera propulsé par les moteurs RM2 Minilor , et la roue folle sera donc placée à l’avant. Nous avons fait ce choix pour éviter qu’en cas de blocage des roues le châssis ne se lève entraînant un risque de dégradation. La roue folle est fixée grâce à 3 vis qui permettent de régler la hauteur, afin d’ajuster l’inclinaison du robot. Les capteurs sont fixés également grâce à des vis, avec un réglage possible avec les 2 écrous serrant les plaques de capteur. Nous pouvons régler la hauteur, la position horizontale grâce à la rainure qui a été faite sur le châssis. Le réglage de la position en longueur n’a pas d’importance, les capteurs doivent juste être sur l’avant du châssis. Les cartes électroniques seront également fixées avec le même t ype de vis sur le dessus du châssis. La modélisation du châssis sur SolidWorks est disponible en annexe, ainsi que les différentes cartes électroniques.
PPE
17
3.4 ETABLISSEMENT DU BON DE COMMANDE Nb
Désignation
Réf Electronique Diffusion
Unité
TOT
2
Moto-réducteur RM2 http://www.minilor.com/Catalogue/LesMoteurs.htm
QURM2 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=58629
13,00
26,00
2
Roue de jouet
-
6,00
6,00
6
Vis HM3 x 40mm
QUVM340 (par 10) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=25729
0,40
0,40
13
Vis HM3 x 45/50/60mm
QUVM340/45/50/60 (par 10) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=25730
0,5
1,00
43
Ecrou HM3
QUEM3 (par 100) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=24559
0,80
0,80
1
Plaque de Plexiglas 210x150x5mm
-
-
-
1
Roue folle
-
-
-
1
Coupleur de Piles R6 en parallèle
ALUM2 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=1134
0,50
0,50
1
Coupleur de Pile 9V à pression droit
ALL455 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=809
0,15
0,15
2
Capteur infrarouge CNY70 http://www.vishay.com/docs/83751/cny70.pdf
OPCNY70 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=184229
1,05
2,10
2
Amplificateur Opérationnel LF351 www.fairchildsemi.com/ds/LF%2FLF351.pdf
CILF351 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=48901
0,76
1,52
1
Microcontrôleur PICBASIC-1S http://www.lextronic.fr/Comfile/pb-1b.htm
-
24,00
24,00
1
LED verte http://www.kingbright.com/manager/upload/pdf/L1154PGT(V5).pdf
OPKBL934GT http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=20630
0,10
0,10
1
Pile 6LF22 (9V)
AL4022S http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=109
2,91
2,91
2
Pile LR06 (1,5V)
AL4906 (par 4) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=129
5,00
5,00
2
Relais DIL – RL2220 http://www.zettlerelectronics.be/ds/AZ821-831.pdf
RL2220 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=28556
1,80
3,60
1
Resistor 380Ω
REP14383R (par 5) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=27417
0,20
0,20
2
Resistor 3,3k Ω
REPR013K3R (par 5) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=27730
0,15
0,15
2
Resistor 180Ω
REPR01180R (par 5) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=27694
0,15
0,15
2
Resistor 5k Ω
RE145K1R (par 5) http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=26112
0,04
0,04
2
Transistor 2N2222A http://doc.chipfind.ru/pdf/boca/2n2222a.pdf
TR2N2222A http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=30844
0,45
0,90
2
Potentiomètre 2,2k Ω
POAOH2K2R http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=23558
0,15
0,15
Régulateur de tension 7805 CI7805K http://www.tranzistoare.ro/datasheets/228/390068_DS.pdf http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=42785
2,30
2,30
1 1
Inverseur à levier unipolaire
COSP166 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=11507
0,33
0,33
6
Bornier à vis droit pr CI 2 PLOT
COCMM554130 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=10769
0,35
1,40
4
Plaques CI à insoler
-
-
-
2
Support de CI 8 broches
COIC108 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=11019
0,12
0,24
2
Support de CI 16 broches
COIC116 http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=11021
0,23
0,46
1
Barrette sécable (coupée à 21)
CONSH36SBS2TR http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=11253
0,75
0,75
Soit un TOTAL de 80,15 € TTC
PPE
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CONCLUSION PROBLÉMATIQUE : COMMENT PEUT-ON FAIRE ÉVOLUER UN SYSTÈME DE FAÇON AUTONOME SUR UN PARCOURS PRÉÉTABLI
?
A l'issue des PPE, le groupe a répondu à la problématique proposée et ainsi atteint un de ses objectifs. En effet, le problème a été traité en respectant le CdCF (cahier des charges fonctionnelles) du robot suiveur de ligne, fourni en début de terminale. Suite à l’étude menée en première sur un robot détecteur d’obstacles, l’analyse fonctionnelle a été en partie redéfinie. Cependant, le choix des composants a été réalisé dans le respect de certaines contraintes du CdCF. Tout au long de ce projet, la conception du prototype a constitué pour nous la finalité. Ce fut une motivation supplémentaire qui nous obligea à suivre le planning prévisionnel, établi en début d’année par le groupe lui-même. L'objectif que nous nous étions fixés a été atteint : être capable de mettre en place et de comprendre le fonctionnement d'un robot suiveur de ligne, ainsi que d'analyser ces différents constituants mécaniques et électroniques. De plus, la réalisation du prototype marque la concrétisation d’une réflexion collective à long terme et l’achèvement de notre projet, puisqu’elle constituait l’objet même de ces PPE.
PPE
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GLOSSAIRE •
Algorigramme : représentation graphique du fonctionnement d’un système automatisé de type séquentiel. Cet outil de représentation est très utilisé pour les systèmes micro-informatiques.
•
Bête à cornes : (ou expression fonctionnelle du besoin) cet outil d’analyse fonctionnelle sert à définir le besoin éprouvé par l’utilisateur pour un produit, il faut répondre à trois questions : à qui rend service le produit ? sur quoi agit le produit ? dans quel but ?
•
F.A.S.T. : Function Analysis System Technic, outil d’analyse fonctionnelle dans lequel les fonctions sont placées dans un enchaînement logique en répondant à trois questions : pourquoi ? comment ? quand ?
•
Motoréducteur : système combinant un moteur à courant continu et un réducteur.
BIBLIOGRAPHIE Les revues (sources papiers) : -
Electronic diffusion
-
Génération électronique n°27
Les sites Internet : - www.robotek.com - www.conrad.com - www.minilor.com - www.centralmedia.com - www.vieartifcielle.com
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ANNEXES
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