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Projet n°06 LOCALISATION ET COMMANDE D'UN ROBOT MOBILE Clients : Association Robot ENSPS (ARE) Encadrants : B. BAYLE et J. GANGLOFF Réunion R4 : Avancement.

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1 Projet n°06 LOCALISATION ET COMMANDE D'UN ROBOT MOBILE Clients : Association Robot ENSPS (ARE) Encadrants : B. BAYLE et J. GANGLOFF Réunion R4 : Avancement du projet

2 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Introduction

3 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Thème 2007 : Robot Tri Party

4 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Plan de la présentation Présentation de léquipe Présentation de léquipe État de lart État de lart Cahier des charges Cahier des charges Conception matérielle Conception matérielle Avancement du projet Avancement du projet Interfaçage USB Interfaçage USB Boussole Boussole Communication Haute Fréquence Communication Haute Fréquence Communication Ultrason Communication Ultrason Interface graphique Interface graphique Détails de fonctionnement Détails de fonctionnement Planning prévisionnel Planning prévisionnel Budget prévisionnel Budget prévisionnel

5 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Léquipe Chef de projet Responsable communication Responsable financier Responsable technique Florian LANGLOIS Sylvain RIBES Anne LIMAntoine SAUTEL I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

6 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Etat de lart Différents principes de positionnement absolu Différents principes de positionnement absolu Mesure de distancesMesure dangles Résolution de systèmes déquations Projet déjà entrepris dans le passé Projet déjà entrepris dans le passé I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

7 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Solutions envisageables : Avantages/inconvénients PRINCIPEAVANTAGESINCONVENIENTS Système UltrasonDifférence de vitesse de propagation entre signaux US et HF -Très fiable -Autonome -P eu complexe en calcul -Risques d'interférences Système ImagerieTraitement de l'image -Possibilité de repérer toutes sortes dobjets -Trop dépendant du robot Système Infrarouge Localisation par les angles - Simple à mettre en œuvre - Autonome - Perturbations dues aux lumières ambiantes - Précision requise Système LaserLocalisation par les angles -Simple à mettre en oeuvre -Autonome - Précision requise -Coût -Puissance I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

8 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Cahier des charges Localiser le robot adverse Déplacer le robot en un point donné Objectifs : Localiser le robot de lARE I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

9 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Utilisation de Utilisation de balises ultrason modulé Présence dun Présence dun radio-émetteur HF Présence dun Présence dun radio-récepteur HF Orientation du robot à laide dune Orientation du robot à laide dune boussole Interface par USB entre le PC du robot et les balises, rendue possible par un Interface par USB entre le PC du robot et les balises, rendue possible par un microcontrôleur Le produit : Cahier des charges I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

10 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Cahier des charges : Les fonctions constituantes Microcontrôleur HFUSIHMPCBoussole Thermo- mètre IHM : Interface Homme Machine US : Ultrason HF : Haute Fréquence Microcontrôleur HFIHMUS BALISE MOBILEBALISE FIXE I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

11 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Réutilisabilité Réutilisabilité Précision ~ 1 cm Précision ~ 1 cm Encombrement Encombrement Dans le robot Dans le robot Des balises, imposé par le règlement Des balises, imposé par le règlement Jalons R-X, date butoir de la coupe Jalons R-X, date butoir de la coupe Respect des législations en vigueur Respect des législations en vigueur Contraintes : Cahier des charges I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

12 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Conception matérielle Réalisation de prototypes Réalisation de prototypes Dune carte balise fixe Dune carte balise fixe De la carte mobile De la carte mobile sous Altium Designer Unités fonctionnelles Unités fonctionnelles et choix des composants et choix des composants Le microcontrôleur: Le microcontrôleur: Pic 18F2550 Microcontrôleu r HFUSIHMPCBoussole Thermo- mètre I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

13 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Avancement du projet Microcontrôleur gère lUSB nativement Microcontrôleur gère lUSB nativement I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet Interfaçage USB Boussole … VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Interfaçage USB Choix du protocole HID (Human Interface Device) Choix du protocole HID (Human Interface Device) -Protocole des périphériques Homme/Machine -Débit de 64 ko/s -Le périphérique peut décider denvoyer des données Permet le transfert de données à lordinateur et lutilisation de son alimentation Permet le transfert de données à lordinateur et lutilisation de son alimentation

14 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Avancement du projet Caractéristiques de notre système Caractéristiques de notre système Interfaçage USB - utilisation de la libraire LibUSB compatible Windows/Linux/MacOSX - utilisation de la libraire LibUSB compatible Windows/Linux/MacOSX - mise à jour du microprogramme par USB - mise à jour du microprogramme par USB - mise en place dun protocole de communication simple entre le microcontrôleur et le PC - mise en place dun protocole de communication simple entre le microcontrôleur et le PC I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet Interfaçage USB Boussole … VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

15 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Permet de connaître langle du robot par rapport à son angle de départ Permet de connaître langle du robot par rapport à son angle de départ Boussole I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet Interfaçage USB Boussole Communication HF… VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Avancement du projet Boussole choisie : Devantech CMPS03 Boussole choisie : Devantech CMPS03

16 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Boussole Avancement du projet Spécialement conçue pour des applications robotiques Spécialement conçue pour des applications robotiques Tension : 5V Courant : 20mA Résolution : 0,1 Degrés Précision : 3-4 degrés environ Output : I2C Interface Dimensions : 32mm x 35mm Basée sur la magnétorésistance des matériaux Basée sur la magnétorésistance des matériaux Caractéristiques : Caractéristiques : I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet Interfaçage USB Boussole Communication HF… VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

17 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Boussole Avancement du projet Travail réalisé : Travail réalisé : - interfaçage avec le microcontrôleur - codage dune librairie Tests à réaliser: Tests à réaliser: - influence des conditions environnantes - influence de laccélération angulaire du robot I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet Interfaçage USB Boussole Communication HF… VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

18 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Pour la communication entre les différentes balises et pour envoyer le signal denvoi de lultrason Pour la communication entre les différentes balises et pour envoyer le signal denvoi de lultrason Communication HF I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet … Boussole Communication HF Communication ultrason… VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Avancement du projet Composant choisi : Maxstream XBEE Pro Composant choisi : Maxstream XBEE Pro

19 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Protocole haut niveau ZigBee conçue spécialement pour les réseaux de capteurs Protocole haut niveau ZigBee conçue spécialement pour les réseaux de capteurs Communication HF Avancement du projet Caractéristiques : Caractéristiques : - bande 2.4 GHz - bande 2.4 GHz kb/s kb/s - Portée de 100 m - Portée de 100 m adresses par canal adresses par canal I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet … Boussole Communication HF Communication ultrason… VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

20 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Grande fiabilité de notre réseau de balises Grande fiabilité de notre réseau de balises Communication HF Avancement du projet - cryptage natif - cryptage natif - choix du destinataire - choix du destinataire - faible consommation électrique - faible consommation électrique Communication entre prototypes effective à ce jour Communication entre prototypes effective à ce jour I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet … Boussole Communication HF Communication ultrason… VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

21 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Rôle : émet un signal pour calculer la distance par lintermédiaire du temps de propagation Rôle : émet un signal pour calculer la distance par lintermédiaire du temps de propagation Communication Ultrason Démodulation par boucle de Costas Démodulation par boucle de Costas > Problème actuellement dans le circuit > Problème de détection du signal Avancement du projet I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet … Communication HF Communication ultrason Interface Graphique VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Modulation de phase pour une bonne robustesse aux perturbations Modulation de phase pour une bonne robustesse aux perturbations

22 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Utilisation dun thermomètre Utilisation dun thermomètre 10mV par degré 10mV par degré Sur entrée CAN du PIC Sur entrée CAN du PIC Calcul de la vitesse du son Calcul de la vitesse du son C air = 331,5 +0,6.θ (m.s -1 ) Communication Ultrason Avancement du projet I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet … Communication HF Communication ultrason Interface Graphique VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

23 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Avancement du projet Choix des composants : Le transducteur Choix des composants : Le transducteur Directivité: 30° Directivité: 30° Fréquence 40kHz Fréquence 40kHz Communication Ultrason Distance de détection : 6 m Distance de détection : 6 m I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet … Communication HF Communication ultrason Interface Graphique VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

24 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Codé en C Codé en C Bibliothèques graphiques GDK/GTK Bibliothèques graphiques GDK/GTK Portabilité Unix/Windows Portabilité Unix/Windows Interface homme/machine: I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet …Communication ultrason Interface Graphique VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Avancement du projet

25 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Interface homme/machine: Avancement du projet I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet …Communication ultrason Interface Graphique VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

26 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Interface homme/machine: Avancement du projet I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet …Communication ultrason Interface Graphique VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

27 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Doit pouvoir fonctionner pendant un match entier Doit pouvoir fonctionner pendant un match entier Autonomie Détails de fonctionnement I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Consommation dune balise fixe Consommation dune balise fixe - module Xbee : 55 mA - microcontrôleur : 15 mA - LEDs : 20 mA - émission US :25 mA TOTAL :115 mA TOTAL :115 mA Pile 9V 1200 mAh => 10h dautonomie Pile 9V 1200 mAh => 10h dautonomie

28 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Estime les états dun système dynamique à partir dune série de mesures incomplètes ou bruitées Estime les états dun système dynamique à partir dune série de mesures incomplètes ou bruitées Filtre de Kalman But : avoir une localisation très précise But : avoir une localisation très précise Filtre de Kalman Système de balise Balise fixe Balise mobile Position 1 Position 2 Position 3 Odomètrie du robot Position 4 Position Finale Détails de fonctionnement I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

29 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Taux de rafraîchissement primordial Taux de rafraîchissement primordial Temps mis en jeu Détails de fonctionnement I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel Rapide calcul : Rapide calcul : - demande balise 1 : 1 ms - attente réponse US + traitement : 10 ms - demande balise 2 : 1 ms - attente réponse US + traitement : 10 ms - demande balise 3 : 1 ms - attente réponse US + traitement : 10 ms - demande de langle à la boussole : 0.5 ms - envoi au PC : 0.5 ms TOTAL :34 ms TOTAL :34 ms Fréquence de mesures => 29 Hz Fréquence de mesures => 29 Hz

30 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Planning prévisionnel I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

31 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Budget prévisionnel Budget d'investissement Investissements Prix unitaire TTC en QuantitéCoût total en Source Transducteur émetteur ultrasons5, ,51ENSPS Transducteur récepteur ultrasons5,29947,61ENSPS Microcontrôleur PIC18F25504,50627,00ARE Programmateur ICD2138,001 ARE Module Radio HF Xbee Pro34,005170,00ENSPS Boussole électronique CMPS0345,001 ENSPS Divers composants100,001 ARE Coût total investissement 628,12 I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

32 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Budget de fonctionnement réel Charges Prix unitaire TTC en QuantitéCoût total en Consommables 60,00 fournitures de bureau (papier, stylo)20,001 cartouche d'encre (imprimante)10,00330,00 CD1,001010,00 Communication 270,00 Téléphone15,00690,00 Internet30,006180,00 Frais de déplacements 49,60 Ticket de tramway2,4049,60 Trajet en voiture40,001 Charges de structure 900,00 Salle ARE150,006900,00 Dotations aux amortissements 1173,35 Amortissement ordinateur ARE100,002200,00 Amortissement ordinateur personnel100,004400,00 Amortissement matériel ARE150,001 Licence Altium Designer375,001 Licence Compilateur MPLAB C1848,351 Salaires bruts 36000,00 Encadrants ENSPS (2 personnes)120, ,00 Ingénieurs ENSPS (4 personnes)120, ,00 Charges sociales patronales 18000,00 Charges encadrants60, ,00 Charges ingénieurs ENSPS60, ,00 Coût total de fonctionnement 56452,95 Coût total prévisionnel du projet 57081,07 Budget prévisionnel I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

33 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Investissement Total : 628,12 I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

34 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Fonctionnement Total : 56308,35 I.Présentation de léquipe II.État de lart III.Cahier des charges IV.Conception matérielle V.Avancement du projet VI.Détails de fonctionnement VII.Planning prévisionnel VIII.Budget prévisionnel

35 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36Conclusion Respect du planning Système presque viable: seul lultrason manque A court terme: Mise au point de la communication Ultrason dici le 24 février. A plus long terme: - Développement dune autre balise fixe. - Test de la localisation. - Finalisation en vue dun fonctionnement viable à R5.

36 Projet n°06 : Localisation et commande d'un robot mobile Réunion R4 : Avancement du projet. 12 Février /36 Merci de votre attention


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