Projet BOTUS : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Cette instructables décrira le robot BOTUS, qui a été construit comme un projet à terme pour notre première année d'ingénierie à l'Université de Sherbrooke, à Sherbrooke, Québec, Canada. BOTUS signifie roBOT Université de Sherbrooke ou, comme nous aimons l'appeler, roBOT Under Skirt:) Le projet qui nous a été proposé consistait à trouver une application intéressante pour la commande vocale. L'un de nos membres étant un fan de robotique et suivant les traces de notre projet précédent*, nous avons décidé de construire un robot télécommandé qui utiliserait la commande vocale comme fonctionnalité supplémentaire pour les personnes qui ne sont pas habituées à manipuler des télécommandes complexes. avec plusieurs boutons (autrement dit, non-gamers;)). L'équipe responsable de la réalisation du robot est composée de (par ordre alphabétique):- Alexandre Bolduc, Génie informatique- Louis-Philippe Brault, Génie électrique- Vincent Chouinard, Génie électrique- JFDuval, Génie électrique- Sébastien Gagnon, Génie électrique- Simon Marcoux, Génie électrique- Eugène Morin, Génie informatique- Guillaume Plourde, Génie informatique- Simon St-Hilaire, Génie électriqueEn tant qu'étudiants, nous n'avons pas exactement de budget illimité. Cela nous a obligé à réutiliser beaucoup de matériel, du polycarbonate aux batteries en passant par les composants électroniques. Quoi qu'il en soit, je vais arrêter de divaguer maintenant et vous montrer de quoi est faite cette bête ! Note: Pour garder l'esprit de partage, tous les schémas pour le PCB ainsi que le code qui pilote le robot seront donnés dans cette instructable… Enjoy !*Voir Cameleo, le robot qui change de couleur. Ce projet n'a pas été terminé dans les délais, notez les mouvements inégaux, mais nous avons quand même réussi à recevoir une mention d'innovation pour notre fonctionnalité "Color Matching".

Étape 1: Une évolution rapide du robot

Comme de nombreux projets, BOTUS est passé par plusieurs étapes d'évolution avant de devenir ce qu'il est aujourd'hui. Tout d'abord, un modèle 3D a été réalisé pour donner une meilleure idée de la conception finale à toutes les personnes impliquées. Ensuite, le prototypage a commencé, avec la réalisation d'une plateforme de test. Après avoir validé que tout fonctionnait bien, nous avons commencé la construction du robot final, qui a dû être modifié plusieurs fois. La forme de base n'a pas été modifiée. Nous avons utilisé du polycarbonate pour supporter toutes les cartes électroniques, du MDF comme base et des tubes ABS comme tour centrale qui supporte nos capteurs de distance infrarouges et notre ensemble caméra.

Étape 2: Mouvements

À l'origine, le robot était équipé de deux moteurs Maxon qui alimentaient deux roues de roller. Bien que le robot puisse se déplacer, le couple fourni par les moteurs était trop faible, et ils devaient être entraînés au maximum à tout moment, ce qui réduisait la précision des mouvements du robot. Afin de résoudre ce problème, nous avons réutilisé deux Échapper aux moteurs P42 de l'effort Eurobot 2008 de JFDuval. Ils devaient être montés sur deux boîtes de vitesses sur mesure et les roues que nous avons changées en deux roues de scooter. Le troisième support sur le robot consiste en une simple roue libre (en fait ce n'est qu'un roulement à billes en métal dans ce cas).

Étape 3: Pinces

Les pinces sont aussi le résultat de la récupération. Ils faisaient à l'origine partie d'un assemblage de bras robotique utilisé comme outil d'enseignement. Un servo a été ajouté pour lui permettre de tourner, en plus de sa capacité à saisir. Nous avons de la chance, car les pinces avaient un dispositif physique qui les empêchait de s'ouvrir trop loin ou de se fermer trop fort (même si après un "test au doigt", on s'est rendu compte qu'elle avait une assez bonne prise…).

Étape 4: Caméra et capteurs

La principale caractéristique du robot, du moins pour le projet qui nous a été confié, était la caméra, qui devait pouvoir regarder autour et permettre un contrôle précis de son mouvement. La solution que nous avons choisie était un simple assemblage Pan & Tilt, qui se compose de deux servos collés artistiquement ensemble (hmmm) au-dessus desquels se trouve une caméra très haute définition disponible sur eBay pour environ 20$ (heh…). Notre commande vocale nous a permis de déplacer la caméra avec les deux axes fournis par les servos. L'ensemble lui-même est monté au sommet de notre "tour" centrale, associé à un servo monté un peu décentré, permettait à la caméra de regarder vers le bas et de voir les pinces, aidant l'opérateur dans ses manœuvres. Nous avons également équipé BOTUS de 5 infrarouges des capteurs de distance, montés sur le côté de la tour centrale, leur permettant une bonne "vue" de l'avant et des côtés du robot. La portée du capteur avant est de 150 cm, les capteurs sur les côtés ont une portée de 30 cm et les diagonaux ont une portée allant jusqu'à 80 cm.

Étape 5: Mais qu'en est-il du cerveau ?

Comme tout bon robot, le nôtre avait besoin d'un cerveau. Un tableau de commande personnalisé a été conçu pour faire exactement cela. Baptisée "Colibri 101" (qui signifie Hummingbird 101 car elle est petite et efficace, bien sûr), la carte comprend plus qu'assez d'entrées analogiques/numériques, quelques modules d'alimentation pour les roues, un écran LCD et un module XBee qui est utilisé pour la communication sans fil. Tous ces modules sont contrôlés par une puce Microchip PIC18F8722. La carte a été volontairement conçue pour être très compacte, à la fois pour gagner de la place dans le robot et pour économiser du matériel PCB. La plupart des composants de la carte sont des échantillons, ce qui nous a permis de diminuer le coût global du PCB. Les cartes elles-mêmes ont été réalisées gratuitement par AdvancedCircuits, donc un grand merci à eux pour le parrainage. Remarque: Pour rester dans l'esprit de partage, vous trouverez les schémas, les fichiers Cadsoft Eagle pour la conception de la carte et le code C18 pour le microcontrôleur ici et ici.

Étape 6: Alimentation

Maintenant, tout ça est plutôt chouette, mais il faut du jus pour fonctionner. Pour cela, nous nous sommes encore une fois tournés vers le robot Eurobot 2008, en le dépouillant de ses batteries, qui se trouve être un Dewalt 36V Lithium-Ion Nano Phosphate avec 10 cellules A123. Ceux-ci nous sont à l'origine donnés par DeWALT Canada. Lors de notre présentation finale, la batterie a duré environ 2,5 heures, ce qui est très respectable.

Étape 7: Mais… Comment contrôlons-nous la chose ?

C'est là qu'intervient la partie « officielle » du terme projet. Malheureusement, comme les différents modules que nous avons utilisés pour filtrer notre voix et les convertir en commandes vocales ont été conçus par l'Université de Sherbrooke, je ne pourrai pas les décrire avec beaucoup de détails. Cependant, je peux vous dire que nous traitons la voix à travers une série de filtres, qui permettent à un FPGA de reconnaître, en fonction de l'état de chaque sortie que nos filtres donnent, quel phonème a été prononcé par l'opérateur. nos étudiants en génie informatique ont conçu une interface graphique qui montre toutes les informations recueillies par le robot, y compris le flux vidéo en direct. (Ce code n'est malheureusement pas inclus) Ces informations sont transmises via le module XBee sur le Colibri 101, qui sont ensuite reçues par un autre module XBee, qui passe ensuite par un convertisseur Série-vers-USB (les plans pour cette carte sont également inclus dans le fichier.rar) et sont ensuite reçus par le programme. L'opérateur utilise une manette de jeu ordinaire pour transmettre les commandes de mouvement/préhension au robot, et un casque pour contrôler la caméra. Voici un exemple du robot en action:

Étape 8: Conclusion

Eh bien, c'est à peu près tout. Même si ces instructables ne décrivent pas en détail comment nous avons construit notre robot, ce qui ne vous aiderait probablement pas à cause des matériaux plutôt "uniques" que nous avons utilisés, je vous encourage fortement à utiliser les schémas et le code que nous avons fournis pour vous inspirer vous en construisant votre propre robot ! Si vous avez des questions, ou si vous finissez par créer un robot avec l'aide de notre matériel, nous serions heureux de le savoir ! Merci d'avoir lu ! PS: Si vous n'avez pas envie de voter pour moi, jetez un œil au projet de Jérôme Demers ici ou encore au projet de JFDuval disponible via sa page personnelle ici. Si l'un d'eux gagne, je pourrais peut-être marquer quelques pièces découpées au laser;)