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Prototype actuellement existant: Blaze Robot
Le prototype actuel correspond à environ 24 homme.mois de travail. Ce robot-prototype a été baptisé BR (pour Blaze Robot). Cette base-prototype  a été entièrement conçue par Bernard FROMENT, l’initiateur du présent projet MOSAIC.

Elle a été développée de façon à  être modulaire, puissante, rapide, silencieuse, solide et fiable.
Blaze Robot est un robot non-holonomes à 2 roues motrices et roue libre.
2 vérins (rapides et silencieux) soulèvent légèrement le robot lors de son arrêt, de sorte qu'il demeure parfaitement stable pour le travail qu’il a faire.
Une autre spécificité de cette base-prototype  est qu'elle peut être déplacée à la main. Ceci permet à un opérateur de déplacer manuellement le robot à un autre endroit. Mais le véritable objectif de cette capacité est l’acquisition d’un chemin par «Learning». L'une des méthodes prévues pour spécifier une destination au robot.

Les batteries 48V actuelles sont au plomb (sealed), mais  la version finale du robot intégrera une batterie LiFePo4 dans son compartiment central.

Le point le plus difficile à résoudre était la réduction du bruit généré par les moteurs. Afin de les rendre silencieux, les 2 moteurs pas à pas des roues propulsives sont pilotés en boucle fermée. Cette méthode apporte aussi une autre amélioration majeure: Chaque moteur utilise uniquement le courant dont il a besoin selon la force nécessaire sur son axe ; ce qui réduit considérablement la consommation globale d'énergie.

Plus généralement toutes les sources de bruit ont été supprimées (ou réduites):
- Pas de ventilateur (sauf en cas de surchauffe. Sécurité)
- Moteurs et vérins montés sur plots antivibratoires (contre le bruit structurel)
- Capots de protection acoustique (contre le bruit aérien)
- Transmission directe (sans réducteur à pignon)
- Fréquences de commutations électroniques choisies en dehors du spectre audible
- Vérins stabilisateurs faible bruit (vérins normalement utilisés dans le secteur médical)

robot large view

Sur cette photo, on peut voir le module temporaire utilisé pendant le développement et la mise au point (le multimètre jaune permet le controle de la tension batterie pendant la charge et la radio pour les arrets d'urgence).

 

BLAZE ROBOT / EXISTANT (points principaux)
Au moment de la rédaction de ces lignes, cette base a les principales spécifications suivantes :

Hardware (existant):
- Propulsion par 2 roues motrices non holonome et roue libre
- Propulsion par moteurs pas à pas 450 W et driving en boucle fermée (faible consommation et réduction du bruit intrinsèque aux moteurs)
- Vitesse maximale = 0,84 m/s (3 km / h)
- Accélération maximale = 1m/s2
- Arrêt d'urgence = -1,6 m/s2
- Châssis en aluminium et acier inoxydable (630mm x 690mm)
- Hauteur de la zone Propulsion/ENERGIE = 125mm
- Batterie 48V/10Ah  rechargeable filaire (pas de station d'accueil)
- Alimentation de puissance 48V à haut MTBF (régulée, protégée et contrôlée en température)
- Carte RISC 32 bits de gestion de la PROPULSION/ENERGIE (pas une carte standard, mais conçu spécialement pour le projet)
- Carte PC durcie au format PC104+ (ATOM N450 + Flash 4Go pour programme)
- Carte Wifi durcie 802.11 a/b/g/h
- Radio longue portée pour  pilotage à distance 
- Surveillance en température des éléments primordiaux du robot
- 2 vérins-stabilisateurs pour la stabilisation et le blocage du robot à l'arrêt
- Module additionnel pour les tests/développement (arrêt d'urgence par radio dédiée, connecteur de charge batterie, ...)

Carte RISC 32bits qui gère la partie PROPULSION/ENERGIE.
A la fin du développement, cette carte sera mise au format PC104+.

Cartes alimentations modulaires. Ces cartes fournissent les différentestensions nécessaires mais assurent aussi la surveillance des défauts et des températures système.

Logiciel embarqué (existant):
- Pilotage des mouvements du robot avec des commandes simples (translation, rotation, différentes courbes, rotation démarrante accélérante, ...)
- Tous les types de trajectoires sont implémentés (droite, courbe clothoïde, courbe anticlothoid, rotation circulaire, ...)
- Les commandes sont envoyées par liaison radio ou liaison filaire RS485 (standard IEEE 802.15.4)
- Définition des profils de vitesse implémentée
- Définition des profils de force implémentée
- Odométrie horodatée et synchronisée

Logiciel externe de pilotage (PC) / principales caractéristiques:

- Envoi des commandes au ROBOT via radio ou liaison RS485
- Affichage graphique de la trajectoire réelle du robot (odométrie)
- Affichage graphique du profil-vitesse réel du  robot
- Mode DEBUG
- Divers outils logiciels (exportation des données au format TEXTE ou EXCEL, la traduction des commandes exécutables en clair, fichiers de simulation, ...)

Logiciel Simulateur (PC):
- Simule les mouvements du robot. Utilisation limitée aux  tests des fonctions embarquées.

Divers:
- Documentation complète (écriture simultanée  pendant le développement)

Vérin: il soulève légérement le robot quand il est à l'arrêt dans le but de le stabiliser totalement. Un seul sur le prototype actuel, mais 2 vérins équiperont la version définitive.

Le compartiment de puissance accueille un fond-de-panier et différentes cartes de puissance. Au sol, on peut voir le ventilateur chargé d'évacuer la chaleur en cas de surchauffe de défaut. Le gros condensateur est là pour absorber l'énergie re-fournie par les moteurs pas à pas quand le robot décélère.

ROBOT BLAZE / RESTANT À FAIRE POUR TERMINER LA PARTIE PROPULSION-ENERGIE (principalement)

Hardware (restant à faire):
- Nouveau châssis mécanique (plus léger / gain de place intérieure)
- Mettre en place de nouvelles roues plus grandes (160mm) équipées de pneus professionnels
- Système rapide  de changement des roues
- Intégration de la batterie LiFePo4
- Intégration d'un système de nettoyage automatique des roues
- Choix et intégration d’une connectique fiable (connecteurs militaires)
- Tests et essais complets à mettre en œuvre (endurance, résistance, situations limites,…) 

Logiciel embarqué (restant à faire):
- Auto-calibration du diamètre des roues (correction de l’odométrie selon usure des pneus)
- Pilotage des vérins de stabilisation (hard et soft)
- Calcul intelligent de la capacité batterie restante
- Commandes de modification instantanée de trajectoire (pour évitement dynamique des obstacles)

 

La carte Wifi durcie et la carte calculateur N450. Cette carte PC est au format PC104+

Ecrans des logiciels développés  

 

L'interface principale qui permet de controler les mouvements du robot. La fenêtre est divisée en 3 parties principales: : DEBUGGAGE (gauche), odométrie et profil-vitesse (centre) et les commandes envoyées pour les mouvements (droite)

La sous-fenêtre pour la commande de TRANSLATION.

Le graphe X,Y de la trajectoire du robot

La sous-fenêtre pour la commande de ROTATION

Le graphe de profil-vitesse de la trajectoire du robot

Un module logiciel pour simuler les déplacements du robot. Ici, il est utilisé pour tester les différentes courbes réalisable par le robot (clothoide, cercle, anticlothoide, courbe démarrante accélérante,...)