L’objectif de cette page est de donner un bref aperçu de ce dont est fait un robot de la Compétition de Robotique CRC.
Psst… Vous voulez voir des exemples de robot? Allez voir notre page Facebook pour les photos de compétitions antérieures et notre chaîne Youtube pour les vidéos Highlights!
Anatomie d’un robot
Généralement, qu’il soit fait par NASA, ACME ou Degrassi High School, un robot se compose:
D’un cerveau, qui contrôle les actions du robot;
De circuits électriques, qui alimentent les composants en ayant besoin;
De mécanismes, qui bougent le robot et lui permettent d’interagir avec le monde physique;
D’un châssis, qui tient toutes les autres parties ensemble.
Circuits électriques
Pour comprendre comment le CrcDuino (cerveau du robot) fonctionne, regardons d’abord les composants électriques du circuit de puissance 12V et du circuit de contrôle 5V, qui sont les deux grandes parties du circuit électrique:
Circuit de puissance (12V)
Batterie: alimente le robot
Fusible: protège le robot de dégâts liés à des court-circuits
Arrêt-d’Urgence: éteint le robot complètement si nécessaire
Fils de puissance: fils plus épais (utilisant des courants plus haut) reliant les composants de puissance
Moteurs de puissance: bougent de gros mécanismes
Circuit de contrôle (5V)
Servos de type standard: bougent de petits mécanismes en atteignant une position angulaire
Servos de type continu: bougent de petits mécanismes en tournant sans restriction
Capteurs: mesurent des données précises
Fils de contrôle: fils plus minces (utilisant des courants plus bas) reliant les composants de contrôle
Qu’est-ce que fait un cerveau de robot?
De base, un robot est quelque chose de très simple. C’est une machine qui fait continuellement les mêmes choses, aussi souvent que possible:
Recueille de l’information sur ses alentours
Analyse cette information
Agit en fonction du résultat de l’analyse
Capteurs et télécommande du robot: cueillette d’information
Tout comme un humain avec ses cinq sens, un robot doit déterminer ce qui se passe autour de lui. Il requiert des entrées cerveau venant des capteurs et de la télécommande.
Capteurs robot
Faisant partie du circuit de contrôle 5V, ils mesurent un type de données précis et envoient l’information au cerveau du robot.
Il existe deux types principaux de capteurs:
Type de capteur | Phénomène mesuré | Exemples de capteurs fréquents |
|---|---|---|
Numérique | Binaire (OUI or NON) | Interrupteurs de position, boutons, à effet de Hall, encodeurs de moteur* |
Analogique | Continu dans une plage (entre une limite haute et une limite basse) | Ultrasonique (distance), réflectance (couleur/lumière) |
Mais il y a trois façons pour ces capteurs d’envoyer leurs données au cerveau:
Moyen de communication | Utilisé par | Forme envoyée au cerveau | Fréquence dans la CRC |
|---|---|---|---|
Signal électrique numérique | Capteurs numériques | 5V ou GND | Communs |
Signal électrique analogique | Capteurs analogiques | 0 à 7.5V | Moins communs |
Protocole de communication | Capteurs numériques et analogiques | Signal codé | Rares |
Interrupteur de position
Bouton
Capteur de distance ultrasonique
*Un encodeur de moteur est un type de capteur qui utilise un ensemble de deux signaux électriques numériques clignotants pour mesurer le déplacement angulaire de l’axe d’un moteur. Ces signaux sont envoyés si rapidement qu’ils doivent être lus par un type spécial d’entrée cerveau appelé entrée numérique capable d'interruption.
Télécommande
C’est une manière pour un humain d’interagir directement avec un robot: elle envoie l'état de ses boutons (enfoncé ou non - un signal numérique) et de ses joysticks (positions des axes x et y - un signal analogique) au cerveau par une connexion sans fil établie par le module CrcConnect. Certains robots ne sont pas contrôlés de manière externe: on les appelle des robots autonomes.
Programme du robot: décider quoi faire
Le programme du robot est une série de lignes de code exécutée par le cerveau. Ces lignes de codes sont inscrites dans un fichier .ino en servant du logiciel pour ordinateurs Arduino IDE, puis téléversées dans le robot du cerveau à partir de l’ordinateur. Une fois alimenté, le cerveau exécute ces lignes de code séquentiellement et répétitivement ad vitam aeternam.
Le cerveau du robot est appelé CrcDuino: c’est une carte électronique Arduino custom conçue par Robotique CRC et est très similaire à la carte standard Arduino Mega2560. Arduino est un écosystème très populaire de cartes électroniques façonnées pour du prototypage rapide.
Les lignes de code doivent respecter une syntaxe précise pour être comprises par le cerveau. La syntaxe utilisée est le langage de programmation C/C++. Le programme du robot se sert de fonctions pour accomplir des tâches. Il y a trois types de fonctions pouvant être utilisés:
Fonctions CrcLib, écrites par Robotique CRC expressément pour le CrcDuino et détaillées dans ce wiki;
Fonctions natives Arduino (appelées autrement language de programmation Arduino), écrites par la collective Arduino;
Fonctions personnalisées, écrites par vous-mêmes dans le fichier
.ino, si besoin
Moteurs et servos: exécuter les décisions
Tel qu’un corps humain avec ses muscles, un robot doit interagir avec son environnement par le biais de sorties du cerveau: moteurs 12V, servos 5V et autres actuateurs. Un actuateur est un appareil déplaçant un mécanisme.
Moteurs 12V
Ils sont composés d’un moteur électrique à rotation rapide couplé à boîte de vitesse. Étant donné qu’ils fonctionnent avec un courant 12V venant de la batterie principale, mais que le cerveau n’envoie que 5V avec son signal de contrôle, ils nécessitent un contrôleur de moteurs afin de fonctionner.
Un contrôleur de moteurs est un appareil MLI et requiert deux fils connectés au cerveau du robot: un fil de signal PWM et un fil GND.
Servos 5V
Un servo est un actuateur à petite rotations. Les servos se divisent en deux catégories:
Servos de type standard: Leur rotation est limitée entre des angles minimum et maximum (habituellement 0° à 180°), et le signal leur étant envoyé représente la position (l’angle) désirée.
Servos de type continu: Leur rotation n’est pas limitée. Plutôt que de leur envoyer une position, on leur envoie une vitesse et une direction de rotation.
Ces deux types sont des appareils MLI et nécessitent trois fils connectés au cerveau: un fil de signal PWM, un fil d’alimentation 5V et un fil GND.
Autres actuateurs
D’autres actuateurs peuvent être utilisés sur un robot comme des électroaimants, des DELs, des lumières, des buzzers, etc. Ce sont des actuateurs ON-OFF, ce qui signifie qu’ils sont activés lorsqu’alimentés par un signal 5V et désactivés sinon.
Ce sont des appareils ON-OFF et nécessitent deux fils connectés au cerveau: un fil SIG donnant 0V ou 5V et un fil GND.
En résumé…
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