Robots pompiers - Historique des versions

Jeremy.dauphin : /* Position Absolue */

2022-05-18T21:19:54Z

‎Position Absolue

Jeremy.dauphin : /* Position Absolue */

2022-05-18T21:02:16Z

‎Position Absolue

Jeremy.dauphin : /* Position Absolue */

2022-05-18T20:58:33Z

‎Position Absolue

Jeremy.dauphin : /* Position Absolue */

2022-05-18T20:46:52Z

‎Position Absolue

Goutailler.florent : Correction de quelques coquilles

2022-05-18T18:55:21Z

Correction de quelques coquilles

Yv Duv : /* Centrale inertielle */

2022-05-18T17:44:46Z

‎Centrale inertielle

Yv Duv : /* Asservissement de la position angulaire */

2022-05-18T17:41:57Z

‎Asservissement de la position angulaire

Yv Duv : /* Position Angulaire */

2022-05-18T17:30:24Z

‎Position Angulaire

MaitreKebabiste le 12 mai 2022 à 14:38

2022-05-12T14:38:40Z

Noémie J : /* Odométrie */

2022-05-11T20:58:08Z

‎Odométrie

@@ Ligne 185 : / Ligne 185 : @@
 <br/>
 - asservissement en position
 Pour déterminer le nombre d'incréments que le codeur doit compter sur une distance donnée, nous cherchons une relation entre la distance à parcourir et un coefficient fixe. Pour cela, résonnons expérimentalement. Il faut dans un premier temps récupérer le nombre d'incréments que le codeur détecte sur une distance fixe (5 m). On réalise cette expérience n fois. On calcul ensuite le nombre d'incréments sur 1 cm puis on en déduit la moyenne avec toutes les valeurs issues de l'expérimentation. Cela nous permet d'obtenir la relation suivante :
 <br/>

@@ Ligne 185 : / Ligne 185 : @@
 <br/>
 - asservissement en position
-Pour déterminer le nombre d'incréments que le codeur doit compter sur une distance données, nous cherchons une relation entre la distance à parcourir et un coefficient fixe. Pour cela, résonnons expérimentalement. Il faut dans un premier temps récupérer le nombre d'incréments que le codeur détecte sur une distance fixe (5 m). On réalise cette expérience n fois. On calcul ensuite le nombre d'incréments sur 1 cm puis on en déduit la moyenne avec toutes les valeurs issues de l'expérimentation. Cela nous permet d'obtenir la relation suivante :
+Pour déterminer le nombre d'incréments que le codeur doit compter sur une distance donnée, nous cherchons une relation entre la distance à parcourir et un coefficient fixe. Pour cela, résonnons expérimentalement. Il faut dans un premier temps récupérer le nombre d'incréments que le codeur détecte sur une distance fixe (5 m). On réalise cette expérience n fois. On calcul ensuite le nombre d'incréments sur 1 cm puis on en déduit la moyenne avec toutes les valeurs issues de l'expérimentation. Cela nous permet d'obtenir la relation suivante :
 <br/>
 Nombre d'incréments à parcourir = 18.7096*distance à parcourir(cm)
 <br/>
-On obtient donc l'asservissement en boucle fermé suivant :
+On obtient l'asservissement en boucle fermé suivant :
 ====Position Angulaire====

@@ Ligne 173 : / Ligne 173 : @@
 Testons maintenant la sortie des deux filtres indépendamment.<br/>
-[[Fichier:Accel codeur inde.png ]]
+[[Fichier:Graphe vitesse.png ]]
@@ Ligne 182 : / Ligne 182 : @@
 Nous avons donc été contraint d'abandonner le filtre complémentaire pour l'odométrie car la structure du robot ne nous permettait pas d'utiliser l'accéléromètre à cause des fortes vibrations du robot. Nous n'utilisons donc que la position issue du codeur d'un des moteurs.
 <br/>
-Nous nous baserons donc pour la suite sur la position des codeurs pour calculer la distance parcourue par le robot.
+Nous nous baserons pour la suite sur la position des codeurs pour calculer la distance parcourue par le robot.
 ====Position Angulaire====

@@ Ligne 160 : / Ligne 160 : @@
-Pour déterminer la vitesse du robot à partir d'un seul codeur, la meilleur solution est de réaliser différentes mesures de la rapidité du robot sur une distance donnée. Le but est d'en déduire une équation ne dépendant que d'un coefficient et de la vitesse de rotation en m/s d'un des moteurs. Pour cela, nous avons réaliser 10 mesures pour lequelles nous avons relevé le temps mis par le robot pour traverser 2m et la vitesse d'un des codeurs. Grâce au temps mesuré, en peut calculer la vitesse moyenne du robot ainsi que la médiane en m/s pour les 10 mesures. On obtient une médiane de 0.4122 m/s. En divisant ce résultat par la vitesse du moteur on obtient le coefficient directeur.
+Pour déterminer la vitesse du robot à partir d'un seul codeur, la meilleur solution est de réaliser différentes mesures de la rapidité du robot sur une distance donnée. Le but est d'en déduire une équation ne dépendant que d'un coefficient que l'on multiplie à la vitesse de rotation en m/s d'un des moteurs. Pour cela, nous avons réalisé 10 mesures pour lesquelles nous avons relevé le temps mis par le robot pour traverser 2m et la vitesse d'un des codeurs. Grâce au temps mesuré, en peut calculer la vitesse moyenne du robot ainsi que la médiane en m/s pour les 10 mesures. On obtient une médiane de 0.4122 m/s. En divisant ce résultat par la vitesse du moteur on obtient le coefficient directeur.
 <br/>
 La vitesse du robot a donc pour expression :

@@ Ligne 95 : / Ligne 95 : @@
 ==Odométrie==
-Pour connaître la position du robot, on utilise deux informations couplées : calcul de la position depuis les codeurs magnétiques des moteurs et en parallèle un accéléromètre contenu dans la centrale inertielle.
+Pour connaître la position du robot, on utilise deux informations couplées : calcul de la position depuis les codeurs incrément aux des moteurs et en parallèle un accéléromètre contenu dans la centrale inertielle.
 Pour connaître la position angulaire du robot, on utilise deux informations couplées : le magnétomètre et en parallèle un gyromètre, tous deux contenus dans la centrale inertielle.
-Utilisation d'une centrale à inertie pour le calcul du déplacement effectué par le robot maître : MPU9250 10dof. Cette centrale à inertie est composée d'un gyroscope, d'un accéléromètre et d'un magnétomètre. La communication se fait via un bus I²C.
+Utilisation d'une centrale à inertie pour le calcul du déplacement effectué par le robot maître : MPU9250 10dof. Cette centrale à inertie est composée d'un gyromètre, d'un accéléromètre et d'un magnétomètre. La communication se fait via un bus I²C.
 ===Robot maître===
@@ Ligne 215 : / Ligne 215 : @@
 La solution adoptée a été de faire varier l'angle uniquement entre -90° et +90° et d'appliquer le filtre complémentaire dessus. On peut ensuite déduire la portion dans laquelle on se situe à l'aide du signe du magnétomètre selon X. Cette idée est illustrée ci-dessous :
 [[Fichier:asserv_correc.png|400px|center]]
-Il faut néanmoins aussi inverser le sens de l'angle sorti par le gyroscope lorsque la composante selon X est négative sinon le gyroscope vient ralentir encore plus le système (en ajoutant un angle dans le sens opposé au mouvement).
+Il faut néanmoins aussi inverser le sens de l'angle sorti par le gyromètre lorsque la composante selon X est négative sinon le gyromètre vient ralentir encore plus le système (en ajoutant un angle dans le sens opposé au mouvement).
 Après avoir notre angle, on fait une distinction entre les différents cas pour assigner de nouveau une valeur entre +180° et -180°.

@@ Ligne 328 : / Ligne 328 : @@
 Le capteur est alimenté en 3.3V et communique en I2C. Les données sont disponible au mieux au format 16bits et utilisent le complément à 2.
-Le gyromètre mesure une vitesse angulaire et est fonctionnel sur 3 axes (Rot X, Rot Y, Rot Z). La pleine échelle (PE) du capteur est programmable. Les valeurs disponibles sont +/-250, +/-500, +/-1000 et +/-2000 °/sec. Le capteur n'ajoute pas d'offset lors de la mesure et il y a une relation linéaire entre les grandeurs mesurées et la valeur de sortie. Pour calibrer correctement, le capteur, les valeurs de vitesse angulaire du capteur à l'arrêt ont été mesuré sur chaque axe, puis moyennée et finalement soustraite à la valeur lue par le capteur. En effet, à l'arrêt le capteur doit mesurer une vitesse angulaire nulle. Lors de l'utilisation du capteur, la valeur mesurée peut être lue directement. Il n'y a pas besoin de vérifier l'état d'un bit en particulier. Les valeurs de sorties évoluent entre +/-32768. On peut donc avoir la gradeur lue en faisant : <b><i> V(°/sec) = V * PE / 32768 </i></b>.
+Le gyromètre mesure une vitesse angulaire et est fonctionnel sur 3 axes (Rot X, Rot Y, Rot Z). La pleine échelle (PE) du capteur est programmable. Les valeurs disponibles sont +/-250, +/-500, +/-1000 et +/-2000 °/sec. Le capteur n'ajoute pas d'offset lors de la mesure et il y a une relation linéaire entre les grandeurs mesurées et la valeur de sortie. Pour calibrer correctement, le capteur, les valeurs de vitesse angulaire du capteur à l'arrêt ont été mesuré sur chaque axe, puis moyennée et finalement soustraite à la valeur lue par le capteur. En effet, à l'arrêt le capteur doit mesurer une vitesse angulaire nulle. Lors de l'utilisation du capteur, la valeur mesurée peut être lue directement. Il n'y a pas besoin de vérifier l'état d'un bit en particulier. Les valeurs de sorties évoluent entre +/-32768. On peut donc avoir la gradeur lue en faisant : <b><i> V(°/sec) = V * PE / 32768 </i></b>. La pleine échelle choisie dans un premier temps est +/- 1000 °/s. Elle a permis de réaliser des tests mais n'est pas forcément pertinente. Il faudra donc penser à l'ajuster pour les prochaines années.
-L'accéléromètre mesure une accélération sur 3 axes (X, Y, Z). La pleine échelle (PE) du capteur est programmable. Les valeurs disponibles sont +/-2g, +/-4g et +/-8g. Le capteur n'ajoute pas d'offset lors de la mesure et il y a une relation linéaire entre les grandeurs mesurées et la valeur de sortie. Lors de l'utilisation du capteur, la valeur mesurée peut être lue directement. Il n'y a pas besoin de vérifier l'état d'un bit en particulier. Les valeurs de sorties évoluent entre +/-32768. On peut donc avoir la gradeur lue en faisant : <b><i> A(g) = A * PE / 32768 </i></b>
+L'accéléromètre mesure une accélération sur 3 axes (X, Y, Z). La pleine échelle (PE) du capteur est programmable. Les valeurs disponibles sont +/-2g, +/-4g et +/-8g. Le capteur n'ajoute pas d'offset lors de la mesure et il y a une relation linéaire entre les grandeurs mesurées et la valeur de sortie. Lors de l'utilisation du capteur, la valeur mesurée peut être lue directement. Il n'y a pas besoin de vérifier l'état d'un bit en particulier. Les valeurs de sorties évoluent entre +/-32768. On peut donc avoir la gradeur lue en faisant : <b><i> A(g) = A * PE / 32768 </i></b>. La pleine échelle choisie dans un premier temps est +/- 4 g. Elle a permis de réaliser des tests mais n'est pas forcément pertinente. Il faudra donc penser à l'ajuster pour les prochaines années.
 Le magnétomètre mesure l'intensité du champs magnétique terrestre sur 3 axes (X, Y, Z). Il faut faire attention à bien éloigner le capteur des sources de champs magnétiques, notamment les moteurs. La sensibilité du capteur est de 0.15uT/LSB en mode 16bits. La pleine échelle (PE) du capteur est de +/- 4912uT. Le capteur n'ajoute pas d'offset lors de la mesure et il y a une relation linéaire entre les grandeurs mesurées et la valeur de sortie. Les valeurs de sorties évoluent entre +/-32760. On peut donc avoir la gradeur lue en faisant : <b><i> M(uT) = M * PE / 32760 </i></b>. Il faut faire attention à vérifier que le bit DRDY du registre ST1 (adresse : 02H) est à 1 avant de récupérer la mesure. Il faut également bien calibrer le capteur afin de déterminer, l'offset et corriger le défaut sur la sensibilité. Un code MATLAB est disponible dans le GitLab du projet pour cela sous <b>/robots-pompier/Code/MPU-9250/Calibration matlab</b>. Il faut faire déplacer le capteur dans l'espace (sous forme de '8' dans les 3 directions) et récupérer les données du capteur. Il faut ensuite renseigner ces valeurs sous MATLAB et récupérer la correction.

@@ Ligne 225 : / Ligne 225 : @@
 Voici la boucle d'asservissement :
-[[Fichier:Asserv pos valide.png|600px|center]]
+[[Fichier:Asserv pos valide 2.png|600px|center]]
-Il s'agit d'un asservissement proportionnel simple. La commande moteur repose ainsi sur l'asservissement en vitesse réalisé par les années précédentes. Tout cela (mesure odométrie + asservissement) sont réalisés sur la teensy directement.
+On assimile le système des moteurs à un premier ordre puisque c'est généralement le cas des moteurs. L'asservissement en vitesse réalisé par les années précédentes est un proportionnel simple qui ne change pas l'ordre du système et on le réutilise. On rajoute un asservissement proportionnel pour la position angulaire. Tout cela (mesure odométrie + asservissement) est réalisé sur la teensy directement puisque le connecteur I²C est présent et cela facilite l'intégration de l'asservissement.
 [[Fichier:Asservissement mesures.png|1000px|center]]

@@ Ligne 197 : / Ligne 197 : @@
 * ecart_type = 0.4730°
-Il semble s'agir d'un bruit blanc gaussien. On ne peut donc pas réellement agir pour contrer le bruit. Il faudra donc prendre en compte l'impact du bruit et notamment son écart-type autour de la moyenne lors de la lecture de la position.
+Il semble s'agir d'un bruit blanc gaussien puisque l'autocovariance est nulle partout sauf en 0. On ne peut donc pas réellement agir pour contrer le bruit. Il faudra donc prendre en compte l'impact du bruit et notamment son écart-type autour de la moyenne lors de la lecture de la position.
 Afin de combiner les deux données, un filtre complémentaire sera utilisé. En effet, le magnétomètre est plus précis en basse fréquence tandis que le gyromètre est plus précis en hautes-fréquences. De plus le filtre passe-haut, permettra de supprimer l'erreur continue qui peut apparaître suite à l'intégration.

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Ligne 409 :		Ligne 409 :

	=Code informatique=		=Code informatique=
		+	Vous trouverez ci-joint les codes finaux pour les ESP32 du maitre et des 2 esclaves.
		+	[[Fichier:Codes_Esp_Final.zip]]
	==Robot maître==		==Robot maître==

@@ Ligne 121 : / Ligne 121 : @@
 Pour connaître la position estimée du robot, on utilise les capteurs incrémentaux.
-;'''Distance''' : Pour l'estimation de la distance parcourue par le robot, nous avons mesuré le temps nécessaire pour 1 tour de roue. On a multiplié cette information par la fréquence d'incrémentation des capteurs. Nous avons mesuré cette information à l'oscilloscope. La fréquence varie en fonction de la vitesse des moteurs. Dons notre cas si on applique la formule suivante : <br> '''Temps pour 1 tour de roue * fréquence du signal émis par le capteur  =  Nombre de fronts nécessaire pour 1 tour de roue''' <br> on a 1.66 sec * 427 Hz = 709 Nombre de fronts. <br>
+;'''Distance''' : Pour l'estimation de la distance parcourue par le robot, nous avons mesuré le temps nécessaire pour 1 tour de roue. On a multiplié cette information par la fréquence d'incrémentation des capteurs. Nous avons mesuré cette information à l'oscilloscope. La fréquence varie en fonction de la vitesse des moteurs. Dons notre cas si on applique la formule suivante : <br> '''Temps pour 1 tour de roue * fréquence du signal émis par le capteur  =  Nombre de fronts nécessaire pour 1 tour de roue''' <br> on a 0.78 sec * 910 Hz = 709.8 Nombre de fronts. <br>
-;'''Rotation''' : On utilise le même procédé pour estimer un angle. On mesure le temps nécessaire pour que le robot réalise 1 tour complet sur lui même, puis on multiplie cette information par la fréquence d'incrémentation des capteurs. Dans notre cas elle est identique que précédemment car la vitesse de rotation des roues est la même que pour estimer la distance. Dons notre cas si on applique la formule suivante : <br> '''Temps pour 1 tour du robot sur lui même * fréquence du signal émis par le capteur  =  Nombre de fronts nécessaire pour 1 tour de roue''' <br> on a 2.25 sec * 427 Hz = 960.75 =Nombre de fronts. <br>
+;'''Rotation''' : On utilise le même procédé pour estimer un angle. On mesure le temps nécessaire pour que le robot réalise 1 tour complet sur lui même, puis on multiplie cette information par la fréquence d'incrémentation des capteurs. Dans notre cas elle est identique que précédemment car la vitesse de rotation des roues est la même que pour estimer la distance. Dons notre cas si on applique la formule suivante : <br> '''Temps pour 1 tour du robot sur lui même * fréquence du signal émis par le capteur  =  Nombre de fronts nécessaire pour 1 tour de roue''' <br> on a 2.25 sec * 910 Hz = 20470.5 =Nombre de fronts. <br>
 Voici le  [https://bacasable.arpitania.eu//index.php?title=Fichier:Code_Robot_Ma%C3%AEtre.zip code] complet pour le pilotage du robot avec les fonction d'odométries incluses. <br> La fonction odometrieApprox utilise les données énoncées précédemment et réalise un produit en croix pour estimer une translation et une rotation.