GR et PR de RCVA [2019]

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rem
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GR et PR de RCVA [2019]

Post by rem » Mon 11 Nov 2019, 11:41

Bonjour à tous,

RCVA a fait l’année dernière de nombreux changements sur l’architecture de ses robots lors de l’année 2018-2019 et nous souhaitions vous les présenter.
Tout d’abord, voici les robots nommés avec originalité GR (Gros Robot) :
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Et PR (Petit Robot) :
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Changement de microcontrôleur (8bits => 32 bits)
Il était temps de repenser une grosse partie de l’électronique des robots. Nous utilisions en effet un ATmega 128 vieillissant pour toute l’informatique du robot, celui-ci était assisté par des microcontrôleurs Keil 89C52RD2 contrôlés en SPI. Cette architecture était pleinement fonctionnelle, mais commençait à induire des limitations.
La plus importante est que ces microcontrôleurs fonctionnaient avec des instructions 8 bits qui réduisaient les calculs réalisables dans le code. Il était nécessaire de vérifier le temps d’exécution de chaque implémentation d’une nouvelle fonction complexe afin de ne pas dépasser la temporisation de notre routine d’interruption (10ms).
C’est le nombre de fonctionnalités (PWMs, ADCs,..) et de pins du microcontrôleur qui nous forçait à utiliser des RD2 en appoint. Les RD2 servait uniquement à récupérer des informations de capteurs par exemple pour les renvoyer à l’ATmega.

Pour le choix du nouveau microC, un ancien membre nous a en septembre 2018 dit qu’ils utilisaient des PSoC (Programmable System on Chip) dans sa société ce qui nous a incité à nous renseigner sur cette solution technologique.
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Le principe du PSoC est de contenir les mêmes périphériques qu’un microC conventionnel, mais également une partie FPGA qui permet de choisir les fonctions que l’on souhaite implémenter.
Cela s’adapte bien à notre robot car utilisant de nombreux servomoteurs nous avons par exemple pu configurer cette partie FPGA pour nous fournir des PWMs supplémentaires. (En tout 16 sur le Gros Robot)

Néanmoins, ce changement d’architecture nous a obligé à porter le code vers 32 bits. Nous avions au début de l’année beaucoup d’appréhension vis-à-vis de cette opération. Finalement cela a permis aux nouveaux de prendre en main le code des robots et de vérifier tout le bas niveau intouché depuis des années.
Le microcontrolleur en question :
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Ce changement nous a pousser à implementer le bus CAN entre les microcontrôleurs et de manière générale dans le robot ce qui permet l'ajout d'un autre microC après la conception des cartes au besoin.

Le Routage
Chaque année, on refait les robots et les cartes électroniques associées. Cela nous permet d’adapter nos prises d’entrées/sorties à nos besoins, et la forme de la carte à celle du robot.
Pour penser/router (conception des cartes sur ordinateur) les cartes, on utilise le logiciel Eagle (gratuit pour les étudiants).
La première étape est de lister nos besoins de composants électroniques tels que : capteurs ultrasons, servomoteurs, et autres. Cela nous permet de réaliser le schéma électrique de la carte qui est constitué principalement de connexion entre le microC et des prises pour la carte mère.
Notre électronique contient aussi des régulateurs de tension dc/dc Traco et des ponts en H pour les actionneurs de puissance.
Voici par exemple le dessin de la carte mère de l’année dernière :
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Tous les composants sont soudés en traversant, et la carte est dessinée sur deux couches uniquement. Cela permet de contrer la loi de Murphy pendant la coupe avec des réparations facilitées.

Voici le résultat réel :
La carte nue tout juste arrivée du fabricant :
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Une fois montée dans le robot :
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Ici, on peut l’apercevoir au fond du robot :
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Comme vous pouvez le voir sur les photos, tous les câbles sont gainés et fixés pour plus de clarté (mise à part la qualité de la photo)

Le Lidar
Notre système de reconnaissance de l’adversaire était jusqu’à l’année dernière constitué de capteurs de proximité et d’un système de balises infrarouges. Nous étions pleinement satisfaits des capteurs, mais le système de balise manquait clairement de précision. Il nous donnait une distance de l’adversaire entre 1 et 7 et un angle entre -15 et +15 LSB ce qui était insuffisant pour effectuer du pathfinding. Cependant l’avantage était que nous reconnaissions nos balises sur le robot adverse et qu’en conséquence, cela permettait de savoir si l’objet vu par les US était un obstacle fixe ou un robot adversaire.
C’est cela qui nous a pousser à regarder les différents lidars du marché. Un des membres de l’équipe a alors réalisé un programme MatLab pour simuler la table avec des robots, et les points vus par les différents Lidars en fonction de leurs caractéristiques.
L’entreprise Balyo nous a contacté pour un partenariat. Elle nous a fait don d’un Pepperl+Fuchs R2000 qui dispose d’une bonne résolution. Néanmoins il est lourd (800g) , imposant et consomme un courant important. À cause du poids nous avons dû baisser les accélérations du GR et le PR a gardé le système de balise plus léger et déjà validé.
Photo du lidar sur le GR :
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Vous pouvez observer le mat imprimé en 3D, un premier pas vers la CAO pour RCVA.

La Camera
Elle nous a permis de reconnaitre et saisir le palet bleu du chaos.
Le traitement vidéo a été réalisé par un Raspberry Pi.
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La caméra prenait une photo et repérait les cercles de couleurs. Le Raspberry renvoyait alors la position du palet au microcontrôleur. Cette fonctionnalité était aussi utilisée par le PR lors de la montée de la rampe pour détecter des mines éventuelles, et éviter de les pousser dans la balance.

Pour 2020, nous sommes partis sur de nouvelles solutions mécaniques et électroniques, que nous vous présenterons en temps et en heure. =)

Bonne préparation et conception a tous !
Robotiquement,
Rémi et toute l'équipe de Robot Concept Ville d'Avray !

RCToulon
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Re: GR et PR de RCVA [2019]

Post by RCToulon » Mon 11 Nov 2019, 12:53

Impressionnant les perf de votre télémètre... Le prix commercial aussi !
Vous le gérer avec quoi derrière ?

Merci pour ce partage !
Valentin
Valentin - Robot Club Toulon
http://rct.univ-tln.fr

rem
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Re: GR et PR de RCVA [2019]

Post by rem » Mon 11 Nov 2019, 13:12

RCToulon wrote:
Mon 11 Nov 2019, 12:53
Impressionnant les perf de votre télémètre... Le prix commercial aussi !
Vous le gérer avec quoi derrière ?

Merci pour ce partage !
Valentin
Effectivement, le lidar est impressionnant et ses performances réelles sont bonnes.
On traite les données avec le raspberry pi via une liaison ethernet avec un algo maison.

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Nirgal
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Re: GR et PR de RCVA [2019]

Post by Nirgal » Mon 11 Nov 2019, 13:30

Super article, qui illustre très bien les choix ambitieux et risqués que vous avez faits. Bravo à vous d'avoir pu faire évoluer tout cela en une seule année ! (En ayant un robot qui fonctionne bien à la fin !)
On sait tous le coût des évolutions technos dans le temps imparti...

Et les projets pour l'année à venir ?
Un lidar sur PR ?

Bon courage pour la suite ;)
Nirgal
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rem
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Re: GR et PR de RCVA [2019]

Post by rem » Mon 11 Nov 2019, 14:23

Nirgal wrote:
Mon 11 Nov 2019, 13:30
Super article, qui illustre très bien les choix ambitieux et risqués que vous avez faits. Bravo à vous d'avoir pu faire évoluer tout cela en une seule année ! (En ayant un robot qui fonctionne bien à la fin !)
On sait tous le coût des évolutions technos dans le temps imparti...

Et les projets pour l'année à venir ?
Un lidar sur PR ?

Bon courage pour la suite ;)
Merci, on espère que cet article va pousser d'autres équipes a faire de même, pour que le forum de planète sciences soit plus vivant.
Pour les évolutions, de cette année, on préfère vous faire la surprise a la coupe.
Et vous ? Avez vous des changements prévus pour cette année ? Quels ont été vos points de travail l'année dernière ?
Les retours des autres équipes sont toujours intéressant et permettent aux solutions technologiques d'évoluer.

Bon courage a vous aussi

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Nirgal
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Re: GR et PR de RCVA [2019]

Post by Nirgal » Mon 11 Nov 2019, 22:30

rem wrote:
Mon 11 Nov 2019, 14:23
Et vous ? Avez vous des changements prévus pour cette année ? Quels ont été vos points de travail l'année dernière ?
(Je veux pas trop spammer le subject "GR et PR de RCVA" avec une trop longue réponse à ta question... )
Donc en quelques mots :

L'année dernière :
- nous avions identifié un sérieux besoin d'une rétroaction sur les préhensions par ventouses. On a implémenté avec succès des vacuostats miniatures qui se sont avérés très efficaces (bien meilleurs qu'une simple mesure de courant de pompes).
- nous avons changé de modèle d'électrovanne... les modèles bas de gamme ayant montré quelques dysfonctionnements en 2018. Ce choix s'est avéré également très pertinent.
- design d'une nouvelle carte actionneur, pour intégrer les éléments ci-dessus
- nouvelles perfs bluetooth pour communiquer plus facilement avec les robots pendant les débogages
- dimensionnement d'une base roulante à base de moteurs pas à pas, pour en étudier les perfs
- réécriture d'une partie du code actionneur
- carte scanner VL53...

Pour cette année :
- redesign de la carte IHM, qui est juste sous le plafond... avec un nouveau découpage pour séparer la partie "power". Rien de très nouveau dans le concept (sauf la possibilité d'ajouter un écran e-paper... merci Cubot pour l'idée ^^)
- prototype de balise à base de VL53... on a validé le concept, on tente de passer à l'échelle pour voir les perfos. Intégration envisageable pour 2021... sauf si bonne surprise avant.
- côté soft, en dehors des quelques évolutions à droite à gauche, on a un gros chantier de réécriture de tout le code propulsion. Une belle affaire très ambitieuse et rondement menée !
- on a également un autre projet, mais on manque de temps pour l'instant : équiper le club d'un système d'enregistrement automatique de matchs... à des fins de débogage.
- Et puis, on réserve également une petite surprise un peu chronophage et coûteuse, mais qui pourrait être fort sympathique pour les années à venir...

;)
Nirgal
Robot-ESEO

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