Coupe de France de robotique 2019

Coupe de France de Robotique 2019

Comme chaque année, nous avons travaillé sur l’élaboration de robots afin de participer à la coupe de France de
robotique. Pour cette édition, nous devions manipuler des palets de hockey sur la table de jeu.

Nous nous sommes focalisé sur la construction d’un petit robot destiné à manipuler rapidement les palets situées à l’horizontale sur la table. Pour ce faire, nous avons équipé ce robot d’une pince en translation verticale le long de 2 axes métalliques afin de saisir les palets et de les empiler les uns sur les autres puis les pousser jusqu’à une zone de dépôt définie. Cette pince a été en grande partie imprimée en 3D en PLA au sein du club. La base du robot a été réalisée en acier dans les ateliers de production de notre école l’INSA Lyon.

La translation verticale de celle-ci afin de pouvoir soulever les palets est réalisée par l’utilisation d’une courroie. La translation verticale et la gestion de l’ouverture est géré grâce à deux Dynamixels RX24F (servomoteurs intelligents) contrôlée en série par une STM32 indépendante du reste du robot. Lors de la réalisation de cette pince, nous avons rencontré quelques soucis liées aux servomoteurs. Dans un premier temps nous utilisions des Dynamixels AX12. Le couple demandé au servomoteur lors de la fermeture de la pince était beaucoup trop élevé en raison de la rigidité de notre pince, cela engendrait une mise en sécurité des servomoteurs et donc une déconnexion avec la STM32, c’est donc pour ça que nous avons été amené à utiliser des servomoteurs présentant un couple maximum plus élevé mais beaucoup plus onéreux.

Cette année, nous avons investi dans une paire de moteur avec encodeuse intégrée beaucoup plus puissante et précise que les années précédentes. L’utilisation de ces moteurs s’est révélé payante en nous permettant d’augmente la rapidité et la précision de nos déplacement.

Suite à l’achat de ces moteurs, nous n’avions pas les roues adéquates en stock. Au lieu de les acheter, nous nous sommes lancé le défi de réaliser nous-même nos roues. Le corps de la roue était imprimé en haute densité, et fixé au méplat du moteur à l’aide d’une vis de pression et d’un écrou placé dans l’impression. Le corps de la roue présentait une solidité à quasiment toute épreuve. La grosse difficulté résidait dans la fabrication de la bande de roulement. Dans un premier temps, nous avons choisi de la mouler avec du joint silicone pure autour de la roue, nous avons rencontré des problèmes lors du démoulage de celle-ci. En effet, des arrachements de matières ont engendrés des fragilités dans la bande de roulement qui s’est désagrégé extrêmement vite. Dans un second temps, nous avons effectué un mélange entre du joint silicone et de la fécule de maïs afin de renforcer la solidité de la bande. Les roues obtenues ont montré après de nombreux tests des signes de fatigue avec un décollement entre la bande de roulement et le corps de la roue. Dans un troisième temps, pris par le temps, nous avons tendu une bande de caoutchouc autour d’un corps de roue toujours imprimé en 3D. Cette bande de roulement présente l’intérêt d’être bien plus résistante que celle en silicone. Sa rapidité de mise en place est également très intéressante. Toutefois, l’adhérence de cette bande est légèrement plus faible qu’avant et a donc réduite les capacités d’accélération et de décélération du robot. Malgré ce défaut, nous avons choisi d’utiliser ces roues pour toutes ses autres qualités.

Au niveau informatique, cette année nous avons utilisé une Raspberry Pi.avec ROS (Robot Operating System) permettant de gérer les moteurs via la carte moteur ainsi que la détection du robot adverse à l’aide d’un LIDAR (Light Detection System Ranging). Nous avons notamment élaboré un algorithme dynamique d’évitement (pathfinding) des robots adverses.

Nous avons mis en place un système de localisation des palets sur la table à l’aide d’une caméra positionné en hauteur sur le bord de la table. Un logiciel de reconnaissance d’image entrainé par apprentissage réalisé en interne nous permettait de connaitre en direct les positions des palets et donc de diriger le robot vers ceux-ci. Ce système s’est révélé très performant malgré la présence de robots adverses non connues sur le terrain. Nous n’avons pas pu pleinement exploiter ses capacités lors des matchs en raison de problème de connexion entre le dispositif et les robots. Si ce dispositif n’a pas pu servir cette année, il est certain que ce travail va être exploité l’année prochaine afin de tendre vers un robot de plus en plus autonome.

Nous avons fini cette coupe dans la joie et bonne humeur par une photo avec toutes les équipes du groupe INSA !