Les différentes configurations des robots mobiles à roues

Les différentes configurations des robots mobiles à roues :

Le choix de la disposition des roues d’un robot mobile est primordial, elle peut limiter la mobilité du robot comme elle peut la bloquer, par exemple les robots dotées de deux roues fixes non parallèle ne peut pas se déplacer en ligne droite. Afin d’assurer une bonne mobilité du robot sans glissement des roues sur le sol, l’ensemble des roues du robot doivent avoir un point seul autour duquel le robot peut tourner instantanément, ce point est déligné par « le centre instantané de rotation soit le CIR». Il est nécessaire que le point d’intersection des axes de rotations des différentes roues soit unique car les points de vitesse nulles liés aux roues se trouvent sur les axes de rotation, a cause de cette raison il existe en pratique trois principales catégories de robots mobiles à roues qu’on va présenter dans ce paragraphe.

Configuration d’un robot mobile à commande différentielle : 

Un robot est dit à commande différentielle si le déplacement de ce dernier est assuré par le biais de deux moteurs d’entrainement indépendant, chacun d’eux est lié à une roue motrice La direction du robot peut être changé en jouant sur les vitesses des deux roues motrices, les roues folles sont des roues libres, elles ont pour rôle d’assurer la stabilité de la plate-forme du robot.

Configuration unicycle : 

Un robot mobile est dit unicycle s’il est actionné par deux roues indépendantes et qu’il possède un certain nombre de roues folles qui assurent la stabilité. On y a omis les roues folles, qui n’interviennent pas dans la cinématique, dans la mesure où elles ont été judicieusement placées. Ce type de robot est très répandu en raison de sa simplicité de construction et de propriétés cinématiques intéressantes.

Configuration tricycle :

Le robot à configuration tricycle , il se compose de deux roues passives arrière et une roue motrice avant et vice versa.

Le mouvement du robot conféré par deux actions : la vitesse longitudinale et l’orientation de la roue orientable. Pour la localisation de ce type de robot, un capteur d’orientation est associé à la roue orientable, et deux codeurs sont associés aux roues motrices.

Les voitures ou configuration dite d’Ackerman :

Utilisé dans l’industrie automobile, dans cette configuration la roue avant intérieure tourne d’un angle légèrement étroit par rapport aux roues extérieures dans un virage ce qui réduit le glissement des pneus.

Robot a traction synchrone :

La traction synchrone est une technique utilisée pour minimiser l’effet de glissement et augmenter la force de traction. Cette configuration comporte trois roues ou plus, couplés de façon qu’elles tournent toutes en même direction et à la même vitesse. La synchronisation mécanique peut se faire par différentes méthodes, la plus utilisé est à travers une courroie.

Localisation d’un robot mobile 

Pour que le robot soit autonome en réalisant certaines taches données il doit pourvoir se localiser dans son environnement, par exemple, un robot doit se déplace d’un point A à un point B, la localisation de ce dernier est l’un des problèmes majeurs de la robotique mobile, pour que le robot soit capable de réaliser se déplacement il doit obligatoirement savoir sa position actuelle pour calculer sa trajectoire afin d’aller à la position cible B, en plus de son déplacement le robot doit mettre a jour sa trajectoire en calculant la position tout au long de son déplacement, et ceci pour savoir s’il est arrivé a sa destination cible ou pas, on va présenter brièvement dans cette partie les moyens de localisation les plus utilisé .

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L’odométrie

La méthode de navigation la plus utilisée pour la localisation d’un robot mobile, cette méthode offre une bonne précision a court terme, le principe de cette méthode est d’intégrer l’information de mouvement incrémental au fil du temps, le point faible de cette méthode est l’accumulation d’erreurs d’orientation, qui va engendrer des erreurs importante sur la position, cette dernière augmente proportionnellement a la distance parcourue, malgré son point faible cette méthode reste présente est préférée par les chercheurs.

Capteurs de distance

Les télémètres ou les capteurs de distance sont très utilisé eux aussi dans la robotique mobile, ces capteurs donnent la possibilité d’avoir l’information de distance entre l’obstacle le plus proche et le robot ; pour ces capteurs il existe deux technologies de capteurs de distance :
• Les capteurs utilisant les ultrasons : comme son nom l’indique ces capteurs reposent sur l’utilisation des ondes acoustiques dont la fréquence est trop élevée pour être audible par l’être humain ; c’est les ultrasons.
• Les capteurs utilisant la lumière : ces capteurs détectent l’intensité de la lumière captée.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 Etat de l’art
Introduction
1. Définition d’un robot mobile
2. La disposition des roues d’un robot mobile
3. Les différentes configurations des robots mobiles à roues
3.1. Configuration d’un robot mobile à commande différentielle
3.2. Configuration unicycle
3.3. Configuration tricycle
3.4. Les voitures ou configuration dite d’Ackerman
3.5. Robot a traction synchrone
4. Localisation d’un robot mobile
4.1. L’odométrie
4.2. Capteurs de distance
4.3. Les caméras
5. Conclusion
Chapitre 2 : Réalisation pratique de Mahfoud III
Introduction
1. Configuration choisie pour Mahfoud III
2. Moteurs de Mahfoud III
2.2. Description mécanique de la MCC
2.3. Stator de la MCC
2.4. Rotor de la MCC
2.5. Description électrique de la MCC
2.6. Principe de fonctionnement de la MCC
2.7. Les moteurs de Mahfoud III
3. Les roues de Mahfoud III
Alimentation de Mahfoud III
4. Double pont-H L298
4.1. Description du L298
4.2. Fonctionnement du L298
5. Convertisseur USB vers série MCP2200
6. Capteurs infrarouges GP2Y0A21YK0F
6.1. Le capteur infrarouge
6.2. Le capteur ultrason
6.3. Comparaison entre le capteur infrarouge et le capteur ultrason
6.4. Présentation du capteur infrarouge GP2Y0A21YK0F
7. Les codeurs incrémentaux MEnc 13
7.1. Description du codeur MEnc 13
7.2. Principe de fonctionnement du capteur MEnc13
8. DSPIC 33FJ
8.1. Présentation du dsPIC33F
8.2. Caractéristiques du dsPIC33F
8.3. Organisation de la mémoire
8.3.1. L’accès direct à la mémoire (DMA)
8.4. L’horloge du dsPIC
8.4.1. Utilisation du quartz
8.5. Communication
9. La carte de commande
9.1. Critères de choix des composants
10. Conclusion
Chapitre 3 : La programmation et la commande de Mahfoud III
Introduction
1. Présentation de l’environnement MPLAB
2. Les programmeurs de périphériques
3. La programmation de la carte
3.1. Configurations des bits
3.2. Définition des constantes utilisées dans le programme
4. Le timer
5. Input Capture
6. La PWM
7. Connexion à l’aide de l’UART
8. Lecture des codeurs incrémentaux
8.1. Les signaux de sortie du codeur incrémental
9. Lecture des capteurs infrarouges
10. Conclusion
Chapitre 4 : Conclusion

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