La coupe de France de Robotique 2024 - la fin de la préparation

14 mai 2024

Et voilà, c’est terminé... Après 4 jours de défis intenses, de stress et de rencontres sympathiques nous voici de retour chez nous. Mais que s’est-il passé durant ces quatre jours ? Et pourquoi ?

Pour répondre à ces questions, nous allons reprendre l’histoire au 23 avril.

 J-14 avant la compétition

Bien que nous ne l’ayons pas publié, nous avions également réalisé des essais pour attraper les plantes. Ces plantes sont des éléments assez sensibles, il est facile de les coucher. Elles ont aussi la fâcheuse manie de se regrouper lorsque le robot se rapproche (il les pousse). Une fois regroupées, il n’est plus possible de les attraper avec la pince à 3 doigts. Le robot en prend 2 ou même trois et ça devient le bazar.

Nous fixons alors un petit doigt sous le châssis pour saisir la plante, la reculer et l’isoler de ses congénères. Cette solution améliore grandement la saisie des plantes.

Nous avons donc une saisie des pots qui marche et une saisie de plante qui n’est pas affreuse.

 J-10 avant la compétition

Nous faisons quelques démonstrations devant des amis, il parait maintenant flagrant que le robot n’attrape correctement une plante qu’une fois sur 3 ou 4. Pire, s’il n’attrape pas la plante, il part doucement dans le décor. Nous profitons d’un après-midi pour identifier les défaillances et gérer ces cas plus proprement.

Nous avons maintenant un robot qui rentre à une zone de dépose dans quasiment tous les cas, avec ou sans plantes...

 J-8 avant la compétition

Nous rajoutons les bordures au terrain - regardez la vidéo précédente, vous verrez que les pots ne sont pas bloqués par la bordure. Ceci nous oblige à retravailler un peu la séquence de prise des pots. Notre mécanique est loin d’être parfaitement symétrique, nous réglons alors la distance de prise des pots pour chaque bras.

De plus, nous avions un système de calage automatique du robot : nous le posions sur le terrain dans une orientation approximative et il se mettait tout seul en position grâce à son capteur. Nos essais nous ont montré que ce système n’était pas assez répétable. Le robot pouvait se décaler jusqu’à 2 centimètres - rédhibitoire pour attraper les pots !

Petite mésaventure, un fil du câble d’un servomoteur se détache du servomoteur : démontage sur servomoteur, ouverture du boîtier, re-soudage du fil, remontage et noyage du tout dans le pistocolle...

Câble du servomoteur

Et voilà, il ne nous reste plus qu’un week-end avant la coupe et nous sommes loin d’enchaîner les essais pour fignoler la stratégie.

 J-4 avant la compétition

Notre code se compose d’une vingtaine de cas de test, qui nous ont permis de travailler jusqu’à présent. Maintenant, nous devons absolument commencer le code principal, tenant compte de la "couleur" du robot - qui influe sur sa position de départ - et de la tirette - qui conditionne le départ du robot. Des "détails" qui peuvent réserver leurs surprises.

Mais avant, nous avons un dernier mouvement à programmer. Le robot est conçu pour pouvoir lâcher ses pots, tourner sur lui-même et les re-saisir. Du moins c’était notre ambition initiale. Quelques essais montrent que ce ne sera pas possible exactement comme ceci. Lorsque le robot lâche un pot, celui-ci s’éloigne du robot. Les bras sont alors trop courts pour récupérer les pots sans déplacer le robot. Vu la situation, nous travaillons sur un échange entre les deux pots avants (potentiellement remplis d’une plante) avec les pots arrières.

Dans l’après-midi, nous organisons une séance PAMI. Avec de l’aide, nous découpons les dernières pièces des PAMI, soudons les câbles, assemblons les petites bêtes. Mais la tâche est un peu plus ardue que prévu, la carte électronique ne se monte qu’en force et il faut dessouder une broche du microcontrôleur à cause d’un problème de conception de la même carte.

Nous finissons la journée avec des PAMI montés mais pas testés...

Les PAMIs juste avant le départ

 J-3 avant la compétition

Nous enchaînons les essais et le comportement du robot se dégrade, essai après essai. Il n’arrive plus à lâcher les pots, les servomoteurs n’ont plus la force de décoller les aimants des pots. Puis même à vide, les doigts ne bougent plus. Les servomoteurs des doigts, ceux qui font avancer et reculer les aimants se mettent à "croustiller". Nous remplaçons nos servomoteurs à pignons en plastique par des servomoteurs avec des pignons métalliques.

Puis l’un servomoteur à pignons métalliques refuse de bouger, ou a la tremblotte à certains moments. Nous vérifions les branchements plusieurs fois, ce qui semble améliorer la situation. Avant qu’elle n’empire à nouveau.

Nous contrôlons alors la mécanique des doigts et, effectivement, certains doigts forcent plus que d’autres. Nous corrigeons ceci en ajustant la forme du fils de fer qui guide l’aimant tenu par le servomoteur. Et la situation s’améliore...

Autre problème, le translateur, ce bloc qui tient la pince et son ascenseur, qui lui permet de se positionner au-dessus des pots, ne va plus au bout de sa course. Là, il nous faudra qu’une heure ou deux pour comprendre que nous devons re-lubrifier les axes régulièrement. Les axes sont en carbone (baguettes de cerf-volants ) et le translateur en bois. Nous les avions lubrifiées avec du PTFE en bombe. C’est efficace, mais pas très pérenne. Nos gardons quand même cette solution et notant bien de prendre le lubrifiant avec nous. (Il faudra que nous soyons à la compétition pour réaliser que nous ne secouions pas assez la bombe et que nous ne projetions que des traces de PTFE sur les axes du translateur...)

 J-2 avant la compétition

Maintenant, il faut vraiment écrire un bout de code pour l’homologation, prenant en compte la tirette et la couleur de départ du robot ! Mais avant, nous réalisons un ou deux tests et nous cassons un morceau de bras !

Bras cassé

La réparation sera heureusement rapide !

Bras réparé - mais pas repeint...

Nous continuons nos essais et rapidement nous avons le robot qui se "plante", moteurs arrêtés, le reste semblant fonctionnel. Nous avions déjà vu ce phénomène mais nous l’avions négligé. Après avoir vérifié la tension de la batterie, nous branchons le PC sur le robot et découvrons avec stupeur que le robot est en train de redémarrer. En réalisant ce branchement, nous frôlons le régulateur de tension qui nous parait excessivement chaud par rapport à la puissance consommée estimée. Après avoir inspecté la carte et ses branchements dans tous les sens, nous modifions deux choses sur le robot :

1. Nous alimentons la carte de détection - avec ses diodes RVB - directement depuis notre carte de puissance (et non plus en passant par notre carte principale).
2. Nous fixons un radiateur sur le convertisseur de tension.

En fin de journée, nous avons un code qui permet au robot d’attraper les pots, chercher des plantes dans une zone de plante, rentrer à une zone de dépose et déposer ses pots (potentiellement garnis de plantes).

Le code est fiable dans le sens où le robot réalise ces actions sans partir dans le décor. Mais il est loin d’attraper systématiquement une plante !

C’est également le moment de s’assurer que l’affichage du score marche bien... Et c’est un échec. Le code de la gestion de l’écran et celui de la lecture du capteur à l’avant, qui détecte les plantes, semblent entrer en conflit. Vu notre avancement, nous remettons un code qui gère le score, affichons "25 points" sur l’écran e-ink, et rebasculons sur le code qui ne gère que le capteur. Le robot affichera 25 points du début à la fin de la compétition.

 J-1 avant la compétition

Fiabilisation du code ? Avancée sur la stratégie ? Que nenni !

Nous chargeons la voiture le matin et voyageons l’après-midi ! Nous avons seulement un peu de temps le soir, qui sera consacré à l’asservissement des moteurs du premier PAMI.

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3 jours avant la coupe - le poster !

5 mai 2024

Voici le poster de cette année :

Poster 2024

Côté avancement sur le robot, c’est mitigé :

• D’un côté la gestion des plantes est loin d’être au niveau de ce que nous aimerions !
• De l’autre, nous commençons a gérer un bon nombre de cas de défaillances et nous avons fait de petite amélioration que nous amène pas très loin d’un niveau acceptable.

Les PAMIs ont bien avancé, mais un seul a été testé...

Donc en gros, c’est tendu !!

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2 semaines avant la coupe

23 avril 2024

Voilà un mois que nous n’avons rien publié et nous voilà à 2 semaines de la compétition... Mais qu’avons-nous fait ?

 Le VL53L8X

Rappelons que ce capteur mesure 64 distances à chaque acquisition, répartis sur une grille de 8x8.

Ce capteur nous a bien occupé et les résultats sont au niveau des attentes. Le robot détecte les bordures et se recale. Il trouve même sa position de départ tout seul !

L’identification de la bordure se fait en prenant 8 points horizontaux. Nous utilisons une régression linéaire et les caractéristiques de la droite trouvée nous ont vite donné satisfaction. Ce qui nous a embêté, c’est le rejet des valeurs perturbées par la présence d’un pot devant la bordure. Pour cela, nous utilisions un critère, nommé qualité de prédiction par Wikipédia. Ce critère, pour estimer que les points forment une droite, est proche de 1 si les points forment une droite, proche de 0 dans le cas contraire. Or dans notre cas, face à une bordure, le critère variait en fonction de l’angle du robot avec la bordure. Ci-dessous, nos données expérimentales :

Critère régression linéraire

L’explication détaillée mériterait un article, mais en gros, le critère que nous utilisions évaluait le rapport entre la variation en Y des points théoriques par rapport à la variation en Y des points réels. Quand l’angle entre la bordure et le robot est proche de 0, la variation des points théoriques devient très faible alors que la variation des points réels reste constant à cause des erreurs de mesures.

Nous avons bidouillé notre propre critère en se basant sur les écarts en les Y réels et les Y théoriques.

Le capteur permet aussi au robot de trouver les plantes, avec une logique simple, ciblant le point le plus proche.

 Attraper les pots

Le robot a attrapé ses premiers pots. Un moment touchant pour nous, car le spectacle semble à la hauteur de nos espérances.

 PAMI

Nous vous avions présenté la conception de la carte électronique des PAMIs, voici la conception mécanique !

Modélisation PAMI 2024

Et le premier PAMI partiellement monté :

PAMI 2024 - montage en cours

 La suite

C’est maintenant une course contre la montre :

• Aurons nous le temps (et les pièces) pour fabriquer 6 PAMI
• Le gros du code du robot semble être en place, mais il faut
  • intégrer la tirette ;
  • intégrer la gestion de la couleur de démarrage ;
  • s’assurer que la détection de l’adversaire fonctionne ;
  • réaliser un semblant de stratégie

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L’électronique des PAMI

28 février 2024

Les PAMI sont des petits robots autonomes qui entrent en jeu dans les 10 dernières secondes du match.
Voici la carte électronique que nous comptons utiliser si nous avons le temps de réaliser ces PAMI.

Les fonctionnalités principales sont :

• Microcontrôleur Raspberry Pi Pico
• Connecteur pour l’arrêt d’urgence
• 2 prises moteurs (pilotés par un L293D)
• 2 prises codeurs
• 1 prise Gyroscope (L3GD20H)
• 1 prise I2C pour du TOF
• 1 prise "choix couleur"
• 1 prise tirette
• Surveillance tension batterie
• 1 LED
• 3 Dip Switch

Dimensions : 50 mm x 90 mm

Tous nos fichiers sont ici.

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