![\includegraphics[height=5cm]{images/billard.eps}](img1.png) |
Florent de LAMOTTE, Club de Robotique ESEO
18 juin 2002
Cette année, le thème de la Coupe de France de Robotique était le billard aérien.
Les robots devaient récupérer des balles placées sur l'aire de jeu et les déposer dans des paniers placés aux quatres coins du terrain. Les balles noires doivent être placés dans les paniers situés du côté d'où est parti le robot, alors que les balles rouges seront placées dans les autres paniers.
Snooky, le robot de l'ESEO, a été conçu à la suite de plusieurs brainstormings. Il nous a semblé important de donner à Snooky les caractéristiques permettant à Snooky de profiter au maximum de toutes les spécificités du règlement.
Le chassis de snooky est constitué principalement de plaques d'aluminium. Ces plaques ont été usinées à l'aide d'une fraiseuse (à main) puis finies à la lime !!! L'assemblage de ces plaques est réalisé à l'aide d'équerres, vissées sur les plaques. Les équerres permettant de maintenir la cohésion du robot tout entier.
Les déplacements du robot sont assurés par deux roues motrices indépendantes, chacune contrôlant un côté du robot. Cette configuration permet notamment au robot de tourner sur lui même.
Pour connaître la position et la vitesse du robot et ainsi le contrôler, nous avons placé des roues codeuses, sur le même alignement que les roues motrices mais sur un axe différent. Ainsi quand les roues motrices patinent, les roues codeusent ne captent que le déplacement réel du robot.
Une photo d'une roue codeuse est présente sur la figure 4. Un système d'amortisseur permet à la roue de toujours toucher le sol.
Nous disposons finalement d'une carte appellée "carte d'asservissement", qui contrôle les moteurs de déplacement grâce aux informations renvoyées par les roues codeuses. Il suffit donc de demander à cette carte de déplacer le robot à une position particulière du terrain pour qu'il s'y déplace à la vitesse demandée et avec l'accélération voulue (dans la limite bien sur des capacités du robot).
Le but du jeu étant de ramasser des balles sur le terrain et de les déposer dans des paniers, il était indispensable de pouvoir manipuler des balles.
Les balles en question étaient relativement imposantes (comparativement à notre robot), puisque celles-ci avaient un diamètre de 14cm et pesaient 300g.
Il nous a de plus semblé intéressant de permettre à notre robot d'aller chercher des balles sous les paniers.
Le système d'avalement que nous avons mis en place et que vous pouvez voir figure 7 nous permet de satisfaire ce besoin. Il est constitué de deux palettes (un peu comme dans un billard), pouvant se resserrer sur la balle et servant de support à des couroies qui une fois en rotation font rentrer les balles dans le robot.
Une fois la balle dans le robot, elle est stockée dans un système de barillet. Vous pouvez voir le barillet sur la figure 8 présentant le robot vu de dessus (Les cylindres noirs que vous apercevez sont des rouleaux réalisés à partir de radiateurs pour transistors vissés ensemble, les rouleaux permettent à la balle de ne pas accrocher aux pales et ont fait l'objet d'une étude très poussée :-) ).
Le barillet permet à Snooky de sélectionner la balle qu'il va éjecter. En effet, Snooky connaît la couleur des balles présentes dans son barillet grâce à un capteur de couleur qui identifie la couleur de la balle au moment où elle entre dans le robot.
Lorsque le robot est à proximité d'un panier, il choisit une balle de la bonne couleur et la décharge à l'aide d'une palette presentée figure 9.
Le système de gestion des balles est géré par une carte dédiée, recevant ses ordres de la carte principale.
Les balles étant placées aléatoirement sur le terrain après que les deux robots soient positionnés, il nous fallait un moyen de savoir où étaient ces fichues balles.
Nous nous sommes lancés dès le début de l'année sur le développement d'un système de repérage des balles à l'aide de caméras.
Le système final est composé de deux caméras montées sur des servo-moteurs, le tout relié à une carte réalisant le traitement des informations et renvoyant les coordonnées des balles à la carte principale.
Le système de vision possède deux modes de fonctionnement :
Six emplacements sont prévus pour les balises :
Nous avons utilisé ces emplacements pour y placer des balises nous permettant de connaître la position de l'adversaire et ainsi l'éviter.
La balise présente sur le robot est un tourniquet sur lequel est monté un laser. Quatre des balises du terrain sont des récépteurs lasers, qui indiquent à la cinquième balise quand le faisceau laser passe devant. Cette cinquième balise envoie alors au robot à l'aide d'une liaison radio des données lui permettant de calculer la position de l'adversaire.
Pour gérer le fonctionnement du robot, nous lui avons concocté une architecture électronique qui porte bien le qualificatif d'usine à gaz. En effet, chacun des organes du robot est géré par une carte.
Nous avons donc conçu quatre cartes :
Les cartes de puissance sont l'interface entre les cartes de commande et les moteurs. Le robot était équipé d'une carte de puissance dédié aux déplacements, reliée à la carte d'asservissement, et d'une seconde, chargée d'alimenter les moteurs du système de gestion des balles.
![\includegraphics[width=4cm]{images/front.eps}](img2.png)
![\includegraphics[width=5cm]{images/plaques.eps}](img3.png)
![\includegraphics[width=3cm]{images/codeuse.eps}](img4.png)
![\includegraphics[width=10cm]{images/codeuse_schema.eps}](img5.png)
![\includegraphics[width=5cm]{images/bottom.eps}](img6.png)
![\includegraphics[width=5cm]{images/avalement_balle.eps}](img7.png)
![\includegraphics[width=8cm]{images/top.eps}](img8.png)
![\includegraphics[width=2.5cm]{images/ejection.eps}](img9.png)
![\includegraphics[width=\textwidth]{images/sys_balles.eps}](img10.png)
![\includegraphics[width=4cm]{images/camera.eps}](img11.png)
![\includegraphics[width=5cm]{images/cam1.eps}](img12.png)
![\includegraphics[width=3cm]{images/balise_laser.eps}](img13.png)