PROJET ROBOT 2010 Bender Tuteurs du projet 31/03/2017 PROJET ROBOT 2010 Bender Tuteurs du projet M. Samir BOUAZIZ M. Michel FAN Mme. Sylvie LE HEGARAT Projet robot 2010

Bender Organisation Projet Robot 2010 07/05/2010 1

Robot autonome suiveur de personnes Bender Objectifs du projet Robot autonome suiveur de personnes Améliorer la partie asservissement et propulsion Implémenter les capteurs dans le robot Développer et intégrer la détection par la caméra Développer un cerveau pour le robot Projet Robot 2010 07/05/2010 2

Plan Bender 3 Bus CAN Superviseur Capteurs Vision Propulsion Projet Robot 2010 07/05/2010 3

Propulsion A Communication sur le bus CAN B LM629 C Chemin de données Bender Propulsion A Chemin de données Communication sur le bus CAN Calcul de trajectoire B LM629 C D E Calibrage Projet Robot 2010 07/05/2010 4

Communication sur le bus CAN Bender Communication sur le bus CAN 1 champ d’arbitrage de 11 bits 2 bits de priorité 3 bits identifiant la propulsion 6 derniers bits pour les messages Projet Robot 2010 07/05/2010 5

Bender - Exemple d’un message - Quelques fonctions #define PRIO1 0x200 //priorité 01 #define PROP 0x040 // identifiant propulsion 001 #define O_AVANCER (PRIO1 | PROP |0x00C) // 0x00C identifie O_AVANCER - Quelques fonctions #define O_AVANCER (PRIO1 | PROP |0x00C) #define O_AVANCER_D (PRIO1 | PROP |0x009) #define O_AVANCER_G (PRIO1 | PROP |0x00A) #define O_STOP (PRIO0 | PROP |0x000) Avancer (); Avancer_D (); Avancer_G (); Stopper (); Projet Robot 2010 07/05/2010 6

Bender - Filtrage acceptance mask 0xC7 acceptance code 0x08 Bus CAN Avant filtrage Après filtrage Projet Robot 2010 07/05/2010 7

LM629 Bender Contrôler des moteurs à courant continu. - Composant électronique Contrôler des moteurs à courant continu. Gérer l’accélération, la vitesse et la position. Mesurer la distance. Présence d’un asservissement intégré. Projet Robot 2010 07/05/2010 8

Carte microcontrôleur Bender Chemin de données Superviseur mC MC80C592 LM629 Pont en H (transistors) MD MG Bus CAN Vers PC Vers moteur droit Vers moteur gauche + - Carte alimentation Carte LM Carte microcontrôleur DBG RS Batterie Puissance Batterie Electronique Carte « fond de panier » Projet Robot 2010 07/05/2010 9

▪ On se donne un nombre de points du plan 2D Bender Calcul de trajectoire ▪ Position du problème ▪ On se donne un nombre de points du plan 2D ▪ On cherche à créer une trajectoire à partir de ces points Projet Robot 2010 07/05/2010 10

▪Soit un couple de points (xi, yi) et i allant de 0 à N Bender ▪Solution Interpolation de Lagrange ▪Intérêts : - Polynôme. - Facilité de manipulation. - Facilité de programmation. ▪Soit un couple de points (xi, yi) et i allant de 0 à N Formule de Lagrange : Projet Robot 2010 07/05/2010 11

▪Exemple d’une interpolation de Lagrange Bender ▪Exemple d’une interpolation de Lagrange Projet Robot 2010 07/05/2010 12

▪Calcul de vitesse Bender - Paramétrisation de la courbe polynômiale y = f(x) => | x(t) = … | y(t) = … - Le repère de Fresnel nous donne la vitesse T N Projet Robot 2010 07/05/2010 13

Calibrage Bender Roue libre empattement Eroue diamètre roue 14 Projet Robot 2010 07/05/2010 14

Capteurs A Présentation générale des capteurs utilisés B 31/03/2017 Bender Capteurs Présentation générale des capteurs utilisés Explications sur le fonctionnement du code Intégration des capteurs dans le robot A B C Projet Robot 2010 07/05/2010 15 Projet robot 2010

Importance des capteurs 31/03/2017 Bender Importance des capteurs Permettre au robot d’évoluer de manière sécurisée dans un environnement quelconque Capteurs à ultra son Capteur à infrarouge Projet Robot 2010 07/05/2010 16 Projet robot 2010

Les capteurs à ultrasons 31/03/2017 Bender Les capteurs à ultrasons Obstacle Capteur de type MSU08 Distance = Vitesse de l’onde * (Durée d’un aller retour / 2) Capteurs à ultrasons Projet Robot 2010 07/05/2010 17 Projet robot 2010

Les capteurs à infrarouges 31/03/2017 Bender Les capteurs à infrarouges Capteur de type GP2D120 Projet Robot 2010 07/05/2010 18 Projet robot 2010

Directivité des capteurs 31/03/2017 Bender Directivité des capteurs Capteur ultrasons de type MSU08 Capteur infrarouges de type GP2D120 Projet Robot 2010 07/05/2010 19 Projet robot 2010

Cycle des capteurs Bender 31/03/2017 Bender Cycle des capteurs Initialisation Capteur IR Lecture distance tempo Envoi pulse On ne perd pas de temps, durant la temporisation on consulte le CAN. Projet Robot 2010 07/05/2010 20 Projet robot 2010

Deux modes d’envoi Bender 1-Détection d’obstacle 31/03/2017 Bender Deux modes d’envoi 1-Détection d’obstacle obstacle 2-Les distances sont envoyées toutes les secondes 21 Projet Robot 2010 07/05/2010 Projet robot 2010

Optimisation du système 31/03/2017 Bender Optimisation du système La stratégie employée permet de minimiser les interférences Minimiser les temps de cycle => 240 ms Minimiser le nombre d’octets utilisés en mémoire interne =>121 Projet Robot 2010 07/05/2010 22 Projet robot 2010

Fabrication des cartes 31/03/2017 Bender Fabrication des cartes I²C carte positions des cartes Projet Robot 2010 07/05/2010 23 Projet robot 2010

Vision A Détection de la couleur B Bender Vision A Fonction de comptage d’objets Fonction de comparaison d’objets Détection de la couleur Passage des paramètres au superviseur B C D D Projet Robot 2010 07/05/2010 24

Objectif de la Vision Détection d’un objet et transmettre la position de celui-ci au superviseur Programme Vision Programme Superviseur P Projet Robot 2010 07/05/2010 25

Sélection de la couleur à suivre 31/03/2017 Bender Sélection de la couleur à suivre Détection et suivi d’une couleur Initialise l’application Facilité d’utilisation par simple clic Procédure de calibrage : Récupération des paramètres HSV de la couleur sélectionnée Détermination des seuils afin dans l’application Vision Echantillon de couleur Projet Robot 2010 07/05/2010 26 Projet robot 2010

Communication avec la supervision 31/03/2017 Bender Communication avec la supervision Architecture client-serveur Communication via les socket Protocole TCP Vision (Client) Supervision (Serveur) Envoi de message Thread Création Projet Robot 2010 07/05/2010 27 Projet robot 2010

Messages échangés Bender Envoi 3 types de messages envoyés 31/03/2017 Bender Messages échangés Envoi 3 types de messages envoyés Trame de position / longueur (toutes les 50 ms) Trame de taille (une seule fois) Trame de paramètres (en réponse à une demande superviseur) 2 types de messages reçus Trame de vitesse (toutes les 50 ms) Demande d’envoie de paramètre Réception Projet Robot 2010 07/05/2010 28 Projet robot 2010

Trame de position / longueur 31/03/2017 Bender Trame de position / longueur Format : P X L X x y L P X : nombre entier en pixel T Trame de taille Format : T X Projet Robot 2010 07/05/2010 29 Projet robot 2010

Trame de paramètres Bender 31/03/2017 Bender Trame de paramètres Format : A X B X C X D X E X F X G X H X I X J X (A,B) : cordonnées x et y du barycentre de l’objet (C,D) : largueur et longueur de la boite englobante E : Etat de l’objet (F,G) : variation du barycentre (H,I) : variation de la boite englobante J : temps de suivi de l’objet x y x y Largeur Largeur hauteur hauteur P P Image précédente Image actuelle Projet Robot 2010 07/05/2010 30 Projet robot 2010

Etiquettage par composantes connexes Bender   Etiquettage par composantes connexes    [x-1, y] [x, y-1] [x-1, y] 1   [x, y-1] 1 [x-1, y]   1 2   1 2 [x-1, y] Etiquettage très rapide : seulement deux balayages d’images quelque soit le nombre d’objets Idéal pour le traitement de flux vidéo     1 [x, y-1] 2   1 2   1 2   1 Projet Robot 2010 07/05/2010 31

OBJETS NEGLIGEABLES On compte les pixels correspondant à un objet Bender OBJETS NEGLIGEABLES On compte les pixels correspondant à un objet Temps de calcul supplémentaire négligeable Seuillage suivant un certain nombre de pixels Projet Robot 2010 07/05/2010 32

Calcul des attributs des objets Bender Calcul des attributs des objets Calcul de la boîte englobante             Ainsi : Boîte englobante sur x = Xmax-Xmin Boîte englobante sur y = Ymax-Ymin Projet Robot 2010 07/05/2010 33

SAUVEGARDE DES PISTES COMPARAISON DES PISTES Bender CLASSE IMAGE LES OBJETS DISPARUS SONT DETERMINES PAR LA FONCTION DE COMPARAISON DES PISTES CLASSE IMAGE OBJETS DANS L’IMAGE OBJETS DISPARUS CLASSE MAIN COPIE DES OBJETS COPIE DES OBJETS DISPARUS Projet Robot 2010 07/05/2010 34

Comparaison objet/objet Bender Comparaison objet/objet Comparaison ∆ Barycentre Comparaison ∆ Boite Englobante Projet Robot 2010 07/05/2010 35

Comparaison d’objets image/image Bender Comparaison d’objets image/image Image précédente Image Image Courante Objets Présents Objets Présents Objets Présents Objets Disparus Objets Disparus Objets Disparus Instant T-1 Instant T Projet Robot 2010 07/05/2010 36

Comparaison d’objets image/image Bender Comparaison d’objets image/image Image précédente Image Courante Etats Vie Encore Apparait Disparait Objets Présents Etats Réapparait Objets Présents Disparitions Objets Disparus Objets Disparus Mise à jour Projet Robot 2010 07/05/2010 37

Supervision Bender 38 31/03/2017 Projet robot 2010 Projet Robot 2010 07/05/2010 38 Projet robot 2010

Une architecture évolutive 31/03/2017 Bender Une architecture évolutive Projet Robot 2010 07/05/2010 39 Projet robot 2010

Une architecture évolutive 31/03/2017 Bender Une architecture évolutive Projet Robot 2010 07/05/2010 40 Projet robot 2010

L’interface graphique 31/03/2017 Bender L’interface graphique Projet Robot 2010 07/05/2010 41 Projet robot 2010

Le suivi de personnes Bender 42 31/03/2017 Projet robot 2010 07/05/2010 42 Projet robot 2010

Bender Le suivi de personnes Projet Robot 2010 07/05/2010 43

Bender Le suivi de personnes Projet Robot 2010 07/05/2010 44

Bender Le suivi de personnes Projet Robot 2010 07/05/2010 45

Tests Réunion Bender Tests et validations Propulsion Capteurs Vision Supervision Propulsion Capteurs Projet Robot 2010 07/05/2010 46

Améliorations Propulsion Bender Améliorations Propulsion Calcul de trajectoire => utilisation de l’interpolation de Lagrange. Séparation puissance/commande. Changement de batteries =>utilisation de systèmes amovibles (racks). 47 Projet Robot 2010 07/05/2010

Améliorations Capteurs Bender Améliorations Capteurs Utiliser les infrarouges pour un freinage précis Protéger les deux capteurs arrières Ajouter des capteurs au sol pour détecter les escaliers Projet Robot 2010 07/05/2010 48

Améliorations Vision Gérer la superposition des objets Bender Améliorations Vision Gérer la superposition des objets Collaborer avec le superviseur et ses nouveaux objectifs pour optimiser la stratégie de suivi Projet Robot 2010 07/05/2010 49

Améliorations Supervision Bender Améliorations Supervision Développer un système d'écriture de stratégie sous forme de scripts. Rendre le superviseur moins monolithique en développant un système de plug-ins Projet Robot 2010 07/05/2010 50

Bender Organisation Projet Robot 2010 07/05/2010 51

… pour les années futures » Bender Conclusion « De solides bases ... … pour les années futures » Projet Robot 2010 07/05/2010 53

Bender Remerciements - M. FAN pour son implication, sa disponibilité tout au long du projet et son aide sur des points techniques.   M. BOUAZIZ pour son importante disponibilité et ses conseils techniques qui nous ont permis d’avancer dans le déroulement du projet. M. FAN pour son implication, sa disponibilité tout au long du projet et son aide sur des points techniques. Mme. LE HEGARAT pour l’aide et le soutien qu’elle a apporté au module vision. Nous remercions M. AIGUILLON qui a soutenu notre projet et nous a permis d’accéder à la MDI en dehors des heures de cours afin que l’on puisse avancer dans le projet. 54 Projet Robot 2010 07/05/2010

Merci de votre attention Bender Merci de votre attention