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PROJET ROBOT 2010

Tuteurs du projet

M. Samir BOUAZIZ M. Michel FAN Mme. Sylvie LE HEGARAT

Bender

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Organisation

Projet Robot 2010 07/05/2010 1

Bender

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Objectifs du projet

Projet Robot 2010 207/05/2010

Bender

Améliorer la partie asservissement et propulsion

Implémenter les capteurs dans le robot

Développer et intégrer la détection par la caméra

Développer un cerveau pour le robot

Robot autonome suiveur de personnes

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Plan

3Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

SuperviseurSuperviseur

CapteursCapteurs

VisionVision

PropulsionPropulsion

Bus CANBus CAN

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Propulsion

Chemin de données

Communication sur le bus CAN

Calcul de trajectoire

A

B

C

D

4Projet Robot 2010 07/05/2010

Bender

LM629

E Calibrage

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Communication sur le bus CAN

Bender

1 champ d’arbitrage de 11 bits2 bits de priorité

3 bits identifiant la propulsion6 derniers bits pour les messages

5Projet Robot 2010 07/05/2010

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acceptance mask 0xC7

acceptance code 0x08

- Filtrage

Bender

Bus CAN

Avant filtrage

Après filtrage

7Projet Robot 2010 07/05/2010

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LM629

Bender

- Composant électronique

Contrôler des moteurs à courant continu.

Gérer l’accélération, la vitesse et la position.

Mesurer la distance.

- Présence d’un asservissement intégré.

8Projet Robot 2010 07/05/2010

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Chemin de données

Bender

Superviseur

Superviseur

mC

MC80C592

mC

MC80C592

LM629LM629

Pont en H

(transistors)

Pont en H

(transistors)

MDMDMGMG

Bus CAN

Vers PC

Vers moteur droit

Vers moteur gauche

+

-

Cart

e a

lim

en

tati

on

Cart

e L

M

Cart

e m

icro

con

trôle

ur

DBG

RS

+

-Batterie Puissance

Batterie Electronique

Carte « fond de panier »

9Projet Robot 2010 07/05/2010

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Calcul de trajectoire

Bender

▪ Position du problème

▪ On se donne un nombre de points du plan 2D

▪ On cherche à créer une trajectoire à partir de ces points

10Projet Robot 2010 07/05/2010

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Bender

▪Solution Interpolation de Lagrange

▪Intérêts :- Polynôme.- Facilité de manipulation.- Facilité de programmation.

▪Soit un couple de points (xi, yi) et i allant de 0 à N

Formule de Lagrange :

11Projet Robot 2010 07/05/2010

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Bender

▪Exemple d’une interpolation de Lagrange

12Projet Robot 2010 07/05/2010

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Bender

▪Calcul de vitesse

- Paramétrisation de la courbe polynômiale

y = f(x) => | x(t) = … | y(t) = …

- Le repère de Fresnel nous donne la vitesse

T

N

13Projet Robot 2010 07/05/2010

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Bender

diamètre roue

empattement Eroue

Roue libre

Calibrage

14Projet Robot 2010 07/05/2010

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Capteurs

15Projet Robot 2010

Présentation générale des capteurs utilisés

Explications sur le fonctionnement du code

Intégration des capteurs dans le robot

A

B

C

07/05/2010

Bender

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Importance des capteurs

Permettre au robot d’évoluer de manière sécurisée dans un environnement quelconque

Capteurs à ultra son

Capteur à infrarouge

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 16

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Les capteurs à ultrasons

Obstacle

Capteurs à ultrasons

Capteur de type MSU08

Distance = Vitesse de l’onde * (Durée d’un aller retour / 2)

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 17

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Les capteurs à infrarouges

Capteur de type GP2D120

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 18

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Directivité des capteurs

Capteur ultrasons de type MSU08 Capteur infrarouges de type GP2D120

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 19

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Cycle des capteurs

On ne perd pas de temps, durant la temporisation on consulte le CAN.

Projet Robot 2010 07/05/2010 20

Bender

Initialisation Capteur IR

Envoi pulsetempoLecture distance

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Deux modes d’envoi

Projet Robot 2010 07/05/2010 21

Bender

1-Détection d’obstacle

2-Les distances sont envoyées toutes les secondes

obstacle

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Optimisation du système

Projet Robot 2010 07/05/2010 22

Minimiser les temps de cycle => 240 ms

Minimiser le nombre d’octets utilisés en mémoire interne =>121

La stratégie employée permet de minimiser les interférences

Bender

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Fabrication des cartes

carte

Projet Robot 2010 07/05/2010 23

positions des cartes

Bender

I²C

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Vision

Fonction de comptage d’objets

Fonction de comparaison d’objets

Détection de la couleur

Passage des paramètres au superviseur

A

D

B

C

D

24Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

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Objectif de la Vision

25Projet Robot 2010 07/05/2010

Programme Vision

PProgramme Superviseur

Détection d’un objet et transmettre la position de celui-ci au superviseur

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Procédure de calibrage :

Détection et suivi d’une couleurInitialise l’applicationFacilité d’utilisation par simple clic

26Projet Robot 2010

Sélection de la couleur à suivre

Bender

07/05/2010

Détermination des seuils afin dans

l’application Vision

Récupération des

paramètres HSV de la

couleur sélectionnée

Echantillon de couleur

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Architecture client-serveur Communication via les socket Protocole TCP

27Projet Robot 2010

Vision(Client)

Supervision(Serveur)

Envoi de message

Thread

Création

Envoi de message

Communication avec la supervision

Bender

07/05/2010

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3 types de messages envoyésTrame de position / longueur (toutes les 50 ms)Trame de taille (une seule fois)Trame de paramètres (en réponse à une demande superviseur)

2 types de messages reçusTrame de vitesse (toutes les 50 ms)Demande d’envoie de paramètre

28Projet Robot 2010

Envoi

Réception

Bender

07/05/2010

Messages échangés

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Format : P X L X

29Projet Robot 2010

x

y L

P

Trame de taille Format : T X

T

X : nombre entier en pixel

Trame de position / longueur

Bender

07/05/2010

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Format : A X B X C X D X E X F X G X H X I X J X(A,B) : cordonnées x et y du barycentre de l’objet(C,D) : largueur et longueur de la boite englobanteE : Etat de l’objet(F,G) : variation du barycentre(H,I) : variation de la boite englobanteJ : temps de suivi de l’objet

30Projet Robot 2010

Image précédente Image actuelle

x

y

x

yLargeur

hauteu

r

PP

Largeur

hauteu

r

Trame de paramètres

07/05/2010

Bender

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Etiquettage par composantes connexes

31Projet Robot 2010

[x-1, y][x, y-1]

[x-1, y] 1

[x, y-1] 1 [x-1, y]

1 2

1 2

[x-1, y]

1 [x, y-1] 2 1

1 2 1 1

1 2 1 1

1 1 1 1 1

Etiquettage très rapide :seulement deux balayages d’imagesquelque soit le nombre d’objetsIdéal pour le traitement de flux vidéo

Bender

07/05/2010

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OBJETS NEGLIGEABLES

32Projet Robot 2010

On compte les pixels correspondant à un objet

Temps de calcul supplémentaire négligeable

Seuillage suivant un certain nombre de pixels

Bender

07/05/2010

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Calcul des attributs des objets

33Projet Robot 2010

Calcul de la boîte englobante

Ainsi : Boîte englobante sur x = Xmax-Xmin Boîte englobante sur y = Ymax-Ymin

Bender

07/05/2010

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SAUVEGARDE DES PISTES

34Projet Robot 2010

COMPARAISONDES PISTES

LES OBJETS DISPARUS SONT DETERMINES PAR LA FONCTION DE COMPARAISON DES PISTES

CLASSE IMAGE

OBJETS DANS L’IMAGE

OBJETS DISPARUS

CLASSE MAIN

COPIE DES OBJETS

COPIE DES OBJETS DISPARUS

Bender

07/05/2010

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Comparaison objet/objet

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 35

Comparaison ∆ Barycentre Comparaison ∆ Boite

Englobante

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Comparaison d’objets image/image

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 36

Image CouranteImage précédente

Instant T-1 Instant T

Ob

jets

P

résen

tsO

bje

ts

Dis

paru

s

Ob

jets

P

résen

tsO

bje

ts

Dis

paru

s

Ob

jets

P

résen

tsO

bje

ts

Dis

paru

s

Image

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Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010 37

Comparaison d’objets image/image

Image précédente

Image Courante

Ob

jets

Pré

sen

ts

Ob

jets

P

résen

ts

EtatsVie EncoreApparait Disparait

Ob

jets

D

isp

aru

s

Disparitions

Ob

jets

D

isp

aru

s

EtatsRéapparait

Mise à jo

ur

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Supervision

38

Bender

Projet Robot 2010 07/05/2010

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Une architecture évolutive

39Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

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Une architecture évolutive

40Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

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L’interface graphique

41Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

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Le suivi de personnes

42Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

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43Projet Robot 2010 07/05/2010

Bender

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44Projet Robot 2010 07/05/2010

Bender

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45Projet Robot 2010 07/05/2010

Bender

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Tests

Tests et validations

Réunion

Vision Supervision Propulsion Capteurs

46Projet Robot 2010 07/05/2010

Bender

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Améliorations Propulsion

Bender

Calcul de trajectoire => utilisation de l’interpolation de Lagrange.

Séparation puissance/commande.

Changement de batteries =>utilisation de systèmes amovibles (racks).

07/05/2010 47Projet Robot 2010

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Améliorations Capteurs

Bender

07/05/2010Projet Robot 2010 48

Utiliser les infrarouges pour un freinage

précis

Protéger les deux capteurs arrières

Ajouter des capteurs au sol pour détecter

les escaliers

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Améliorations Vision

Bender

07/05/2010Projet Robot 2010 49

Gérer la superposition des objets

Collaborer avec le superviseur et ses nouveaux objectifs pour optimiser la stratégie de suivi

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Améliorations Supervision

Bender

07/05/2010Projet Robot 2010 50

Développer un système d'écriture de stratégie sous forme de scripts.

Rendre le superviseur moins monolithique en développant un système de plug-ins

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Organisation

51Projet Robot 2010

Bender

07/05/2010

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Conclusion

53Projet Robot 2010 07/05/2010

Bender

« De solides bases ...

… pour les années futures »

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Remerciements

Bender

- M. FAN pour son implication, sa disponibilité tout au long du projet et son aide sur des points techniques.

M. BOUAZIZ pour son importante disponibilité et ses conseils techniques qui nous ont permis d’avancer dans le déroulement du projet.

M. FAN pour son implication, sa disponibilité tout au long du projet et son aide sur des points techniques. Mme. LE HEGARAT pour l’aide et le soutien qu’elle a apporté au module vision.

Nous remercions M. AIGUILLON qui a soutenu notre projet et nous a permis d’accéder à la MDI en dehors des heures de cours afin que l’on puisse avancer dans le projet.

Projet Robot 2010 07/05/2010 54

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Merci de votre attention

Bender

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