Chapitre II

Page 10

CHAPITRE 2 Programmation du robot collecteur de poubelle

II.1 Description du logiciel [5]

trouve dans le menu principal du NXT. Le logiciel Mindstorms est l'environnement du

dveloppement parfait pour commander le robot.

II.1.1- iel

Fig.II.1 Interface du logiciel

La palette

travail.

La zone de travail est le lieu de conception de votre programme.

Le panneau de configuration prsente les paramtres que vous pouvez ajuster

lorsque vous slectionnez un bloc dans la zone de travail

Le contrleur permet de compiler le programme et de le transfrer au robot (par

connexion USB ou par Bluetooth).

Le Robot Center est le lieu o sont contenus les tutoriels vous permettant de

de Lego Mindstorms NXT (Les vhicules, les bras robotiss). Ces tutoriels se

comportent comme des vidos vous permettant de raliser vos premiers programmes

pas pas de manire trs didactique. Un second onglet est disponible dans cet espace

en li .

Chapitre II

Page 11

II.1.2 Principes de programmation Mindstorms

-

connaitre la programmation pour raliser des programmes volus

environnement NXT-

environnement.

Par dfaut, la zone de travail prsente uniquement un point de dpart. A partir de ce point

ocs de la palette NXT-G. Les blocs NXT-G

Fig.II.2 : La zone de travail

Les blocs NXT-G qui ne sont pas relis un axe de squence ne sont pas pris en compte

par le programme. Il est possible de faire en sorte que plusieurs squences de programmes

crs partir du point de dpart comme le prsente la figure suivante.

Fig.II .3 : Les blocs NXT-G

II.1.3-Les blocs de programmation utilise

-G.

1. Les blocs courants

2.

3. Les blocs de capteurs

4. Les blocs de flux

5. Les blocs de donnes

6. Les blocs avancs

7. Les blocs personnaliss

Chapitre II

Page 12

Bloc dplac :

Ce bloc contrle les moteurs du robot et synchronise ses

mouvements. Ce bloc permet de forcer le robot avancer ou reculer

en ligne droite ou tourner en suivant une courbe.

La description des paramtres dans le panneau de configuration :

Fig.II.4 : Panneau de configuration du bloc Dplacer

Port : Ces boutons nous permettent de slectionner les ports sur lesquels sont connects nos

moteurs.

Direction : C'est grce ces boutons que nous pouvons indiquer le sens de rotation de nos

moteurs l'aide des flches pour avancer et reculer ou au contraire de stopper les moteurs

grce au panneau stop.

Diriger : Cette option en forme de rglette nous permet de faire tourner les moteurs avec des

vitesses diffrentes, ce qui permet de faire tourner notre robot. Plus on place le curseur vers

un des moteurs, plus celui-ci voit sa vitesse rduite et le robot tourne donc du ct o se

trouve ce moteur.

Alimentation : Le rglage d'alimentation des moteurs nous permet d'indiquer quelle vitesse

les moteurs doivent tourner.

Dure : Cette option permet d'indiquer la dure de fonctionnement des moteurs que ce soit de

manire illimit, pendant quelques secondes ou pour un certain nombre de degrs ou de

rotations.

Action suivante : Cela permet d'indiquer si nous voulons freiner les moteurs une fois

accomplie leurs dure de fonctionnement ou si nous dsirons les laisser continuer en roue

libre sans les freiner jusqu' ce qu'ils s'arrtent eux mme.

Voil donc pour la description de ce bloc des plus utiles.

Bloc enregistrer / lire :

Ce bloc permet d'enregistrer un mouvement physique effectu par

le robot puis de reproduire le mouvement enregistr ailleurs dans

le programme.

Chapitre II

Page 13

Le bloc Afficher :

Avec le bloc "Afficher", comme son nom l'indique, on peut afficher

des images, des textes ou encore des dessins sur l'cran LCD de la

brique NXT.

L'afficheur LCD une taille de 100 pixels de largeur sur 64 pixels de hauteur. Un pixel tant

un des petits carrs de l'cran.

Une fois un bloc "Afficher" excut, le NXT garde l'affichage sur l'cran LCD tant qu'un

autre bloc "Afficher" n'est pas utilis pour effacer l'cran ou que la fin du programme

survienne.

Le bloc Attendre :

Ce bloc force le robot examiner son environnement

programme. Par exemple, on peut utiliser le bloc attendre pour forcer

le robot attendre une couleur, un toucher ou un dlai prcis avant de

Le bloc Boucle :

Ce bloc NXT-G permet de raliser une boucle dans notre

programme, nous permettant ainsi de raliser un mme ensemble

remplies.

Ce bloc peut travailler dans plusieurs modes diffrents, les modes Pour

toujours, Compteur, Temps, Logique et enfin Capteur.

Le bloc Commutation :

Le bloc "Commutation" permet dans son utilisation

simplifie, d'effectuer un choix entre deux squences de

code en fonction de la valeur renvoye par un capteur ou

valeur.

Bloc Moteur

Il est trs similaire au bloc "Dplacer", car il concerne galement la mise en

fonctionnement et le contrle des moteurs. Toutefois, la diffrence principale

entre ces deux blocs est que le bloc "Moteur" ne peut commander qu'un seul

moteur la fois alors que le bloc "Dplacer" permet d'en commander jusqu'

trois en mme temps.

Chapitre II

Page 14

Bloc envoyer message

Pour qu'il soit possible d'envoyer ou de recevoir des messages sans fil.

Bloc lampe de couleur :

Utilisez ce bloc pour allumer la lumire rouge, verte ou bleue du capteur de

couleur. Par exemple, on peut allumer la lumire rouge du robot en guise de

Les blocs de capteurs

Bloc capteur de couleur

Ce bloc permet au capteur de couleur

ainsi ragir diffremment, selon la couleur dtecte.

Bloc Capteur de rotation :

Ce bloc NXT-

effectu par un servomoteur.

Bloc "Capteur sonar ultrasons" :

Ce bloc NXT-

d'obstacle) et ainsi dterminer les obstacles et leur distance du robot.

Bloc "Capteur photosensible" :

Ce bloc NXT- le capteur photosensible et ainsi

dterminer la quantit de lumire reue par le capteur.

Bloc "Capteur sonore" :

Ce bloc NXT-

Bloc "Capteur de contact" :

Ce bloc NXT-G per

si le capteur a t press ou au contraire relch.

Chapitre II

Page 15

Bloc "Rception de message Bluetooth" :

Ce bloc NXT-G vous permet de traiter un message reu par communication

Bluetooth. En utilisant la technologie de communication sans fil Bluetooth,

votre robot peut communiquer ave

Mindstorms NXT.

Bloc "Timer" :

Ce bloc NXT-G permet de grer un chronomtre.

Les blocs de donne :

Le bloc Math :

soustraction, multiplication et division. Le bloc peut galement calculer

des valeurs absolues et des racines carres.

Le bloc Alatoire :

Ce bloc gnre un nombre alatoire, c'est dire un nombre au hasard. On

peut utiliser des nombres alatoires pour gnrer un comportement

imprvisible sur notre robot.

Le bloc Comparer :

Ce bloc peut dterminer si un nombre est suprieur, infrieur ou gal

un autre nombre.

Les nombres en entre peuvent tre taps ou fournis de manire

dynamique par des fils de donnes.

Le bloc Plage :

Ce bloc peut dterminer si un nombre se trouve dans une plage de

nombres ou en dehors. Les nombres en entre peuvent tre taps,

dfinis l'aide des glissires ou fournis de manire dynamique par des

fils de donnes. Le signal logique en sortie, Vrai ou Faux , est

transmis par un fil de donnes.

Chapitre II

Page 16

Le bloc Logique :

Ce bloc applique une opration logique ses entres et envoie la rponse

vrai/faux via un fil de donnes. Les entres, qui doivent galement tre

de type vrai ou faux , peuvent tre dfinies l'aide des cases

d'option ou tre fournies de manire dynamique par des fils de donnes.

Bloc "Variable" :

Ce bloc NXT-G, trs utile, vous permet de crer et manipuler des variables

dans votre programme.

Bloc constant :

Un bloc constant peut tre considr comme un endroit o stocker une valeur

dans la mmoire intgre du NXT.

II -2- Position des problmes

Dans cette partie nous allons voir comment le robot collecteur de poubelle va excuter les

tches qui lui seront

prcise et comment il va ragir son environnement.

II -3- Missions ralises

Notre robot est programm pour qu'il suit une ligne et collecter les poubelles sur cette ligne.

Le robot va suivre cette ligne en utilisant un capteur de couleur et il va dtecter les

poubelles par le capteur d'ultrasons en mesurant la distance de poubelle.

Quand le robot collecte la poubelle, il va faire une rotation de 180 et il va suivre la mm

Le robot doit faire le mme travail jusqu' ou il ni pas de poubelle sur cette ligne. La zone

de dpart ce sera la zone de dcharge.

II.3.1 Dplacement

distance ni de dure.

Chapitre II

Page 17

3.1.1 Etude thorique : [6]

1.1.1 Actionneurs et capteurs

Chaque moteur peut tre actionn une certaine puissance, dfinie en pourcentage de la

puissance maximale, correspondant une vitesse de rotation (non prcise). Par ailleurs, un

capteur (circuit intgrateur nomm Rotation sensor ) surveille en permanence, pour chaque

partir de l position initiale du mouvement.

peut physiquement pas tre instantane (mme si on parvenait passer subitement de la

vitesse zro la vitesse maximale, cela entranerait un glissement au niveau des roues donc

une perte de prcision). Pareillement, le freinage ne peut pas tre instantan.

1.1.2 Gomtrie et notations

Nous admettons (cela est assez vident et a t constat lors des dfis prcdents) que le

robot dcrit un arc de cercle lorsque les deux moteurs sont activs des puissances

diffrentes. La roue gauche, correspondant au moteur activ la plus grande puissance, dcrit

un cercle de rayon R2 et la roue droite dcrit u

constant, est e = . Les roues sont toutes deux de rayon r, la roue gauche tourne sur elle-

grce aux capteurs angulaires. Enfin, si le moteur de la roue gauche a une puissance p2 et

le rapport des puissances. En somme,

R1, R2.

la distance que la roue C, ayant le plus de puissance, doit parcourir en cm

R2

rotation du robot en cm

la distance que la roue A, ayant le moins de puissance, doit parcourir en cm

R1

la rotation du robot en cm

e

la distance sparant les deux roues du robot. Dans notre cas, e = 12,7 cm

degrs.

R

le rayon de la roue. Dans notre cas, r = 2,16

1.1.3 Un peu de physique

Nous allons supposer que la liaison entre les roues et le sol se fait sans glissement ; cela

impose que si le sol soit lgrement rugueux ou en tous cas pas trop lisse, et que les

acclrations communiques aux roues ne soient pas trop fortes (comme pour les vraies

parcourue par le point de contact d

Chapitre II

Page 18

Nous supposerons aussi que la puissance applique aux moteurs est toujours proportionnelle

la vitesse angulaire de ceux-ci, ce qui suppose

pas gnante (aller trop vite signifie perdre de la prcision). On aura donc une relation de

proportionnalit entre les vitesses angulaires :

Ou encore

Le dbut c'est la zone de dpart aussi c'est la zone de dcharge. Le robot doit avancer puis

faire une rotation de 180 et retourner vers la zone de dcharge.

1.1.4 Un peu de calcul

La relation gomtrique e= amne ( ) ) soit / r.

:

Fig.II.5

Puis une rotation de 180 et continuent d'avancer.

3.1.3 Conclusions :

trs difficile faire mais un peu de calcule est ncessaire pour faire les choses prcisment.

Dbut

Fin

Marche avant

Rotation de 180

Marche avant

Chapitre II

Page 19

II.3.2 Dtection de poubelle

Dans cette pa

mettre un signal sonore .Il va collecter la poubelle et faire demi-t

dcharge.

:

non oui

Fig.II.6 dtection de poubelle

reconnatre des objets Quand le capteur de dtecte un

signal sonore de dtection.

3.2.2 Conclusion :

robot peut communiquer avec son environnement. Ce dernier permet au robot de ragir et

mesurer la distance.

II.3.3 Collecter la poubelle

Dans cette tache le robot doit dtecte une poubelle, il va la collecter puis faire un demi-tour

pour la dcharge.

:

non oui

Fig.II.7

Dbut

Dtecter poubelle

Stop

fin

Dbut

Dtecter

poubelle Collecter poubelle

Fin

Chapitre II

Page 20

Notre robot contient un bras robotis pour collecter les poubelles dtect. On a construit le

bras robotis le moteur tourne vers avant, il permet au pince de se fermer et le bras de monter

en haut, si le moteur tourne vers a

3.3.2 Conclusion :

Le bras robotis est essentiel dans notre robot, grce a un moteur programm et un systme

mcanique, on a dvelopp un bras pour collecter les poubelles mais cette tache ncessite une

certains prcision.

II.3.4 Suivre une ligne

Dans cette mission on devra raliser un programme qui permettra au robot de suivre une

ligne noir sur un fond blanc, il doit assurer tous les mouvements possibles du parcours.

dplacement sur la planche de teste.

3.4.1-La mthode adopte : [7]

On peut raliser le programme du suiveur de ligne avec plusieurs mthodes, dans notre cas

car elle est la plus performante et elle permet

moteurs en bon tat.

Grce au capteur photosensible on va lire la valeur de luminosit de la couleur noir et blanc,

n=16 pour la couleur noir, n=50 pour la couleur blanche.

La figure ci- n :

Fig.II.8 : Mthode par la logique floue

plus, pour commander la puissance des deux moteurs via les quations mathmatique des

Avant cela, il faut dfinir les constantes et les variables utiles au programme.

s besoin

Chapitre II

Page 21

Pmax : puissance maximale. Pmin : puissance minimale.

N : le noir n=16. B : le blanc n=50.

Pa(n) : puissance du moteur C en fonction de n.

Pc(n) : puissance du moteur B en fonction de n.

Aa, Ba : coefficients de Pa(n).

Ac, Bc : coefficients de Pc(n).

Fig.II.9 : Dfinition des constants Fig.II.10 : Dfinition des variables

Pour commander la puissance des deux moteurs, on utilise une droite croissante Pc(n) et

une autre dcroissante Pa(n) [16 ; 50], donc on calcul la tangente Ac

Bc pour la droite croissante et Aa, Ba

3.4.2 Les quations des puissances et les coefficients :

Pa(n)= Aa*n + Ba Pc(n)= Ac*n + Bc

Aa= (Pmax Pmin)/ (N B) Ba= (N*Pmin B*Pmax)/ (N B)

Ac= - Aa Bc= (N*Pmax B*Pmin)/ (N B)

Voici ci- :

Fig.II.11 : Le principe de dplacement du robot

Chapitre II

Page 22

Le programme qui calcule les coefficients : Pour Aa :

Fig.II.12 : Programme qui calcul Aa

Pour Ac :

Fig.II.13 : Programme qui calcul Ac

Pour Ba :

Fig.II.14 : Programme qui calcul Ba

Pour Bc :

Fig.II.15 : Programme qui calcul Bc

Chapitre II

Page 23

Fig.II.16

squentiellement, mais toutes les lignes sont excutes en mme temps de faon concurrente).

Une deuxime rcupre, en continu, la valeur de la luminosit n.

Les deux dernires sont charges de calculer, en boucle, les puissances, au moyen des

Pa(n) et Pc(n), et de les appliquer sur le moteur adquat.

commencer raliser les boucles, afi

Dbut

Calcule Aa

Calcule Ac

Calcule Ba

Calcule Bc

Calcule puissance Pc Lire la valeur luminosit Calculer puissance Pa

Fin

Chapitre II

Page 24

3.4.3 Conclusion :

surveillance, Grace au programme du suiveur de ligne, on a donn notre robot la possibilit

de suivre un itinraire en toute autonomie. Traitement du suivi de ligne, en vitant de refaire

des calculs identiques.

II.3.5 Suivre une ligne et collecter une poubelle

Dans les tches prcdente on a ralis un programme permettant au robot de collecter les

our lui

donner plus de mobilit.

On a ajout notre programme de suiveur de ligne le programme de collection de poubelle,

qui permettra au robot non seulement de suivre une ligne noire mais aussi de faire la

collection de poubelle.

Dans les tches prcdentes on a ralis un programme permettant au robot de collecter les

poubelles avec le suiveur de ligne pour lui donner plus de mobilit.

non oui

Fig.II.17 et collection de poubelle

permettra de faire la collection de poubelle.

Dbut

Suivre une ligne

Dtecter

poubelle Collecter poubelle

Fin

Rotation de 180

Marche avant

Chapitre II

Page 25

poubelle.

3.5.2-Conclusion :

fondamentales pour un robot collecteur de poubelle pour fonctionner correctement.

II.3.6 Dcharger la poubelle

Aprs la tche de collection de poubelle, nous avons programm le robot collecteur de

poubelle dcharger les poubelles dans la zone de dcharge (fin).

la dcharge la poubelle

Fig.II.18

vre. La poubelle va

tre pose dans la zone de dcharge.

3.6.2 Conclusion

Le bras robotis est essentiel dans notre robot, on a dvelopp un bras pour dcharger les

poubelles mais cette tache ncessite une certains prcision.

Dbut

Collecter poubelle

Fin

Dcharger poubelle

Dtecter un couleur bleu

Chapitre II

Page 26

II.4. Organigramme finale

non oui

Fig.II.19

Dbut

Marche avant

Suivre une ligne

Dtecter poubelle Stop

Collecte poubelle

Rotation de 180

Marche avant

Fin

Dcharger poubelle

Dtecter une couleur bleu

Dtecter un couleur rouge

Rotation de 180

Suivre une ligne

Dtecter un couleur bleu

Stop

Chapitre II

Page 27

II.5 Le parcours

Fig.II.20 Le parcours

II.6. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons commenc la partie programmation. Nous avons ralis le

programme qui excute plusieurs tches, cause de ce programme notre robot est capable de

suivre une ligne et collecter les poubelles.