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Robot semi-humanoïd interactif

Posté par pierrickgrand, 20 avril 2012 · 720 visite(s)

Presentation du projet:

Bonjour à tous et à toutes, tout d’abord, laissez moi vous présenter le projet Robotix 5 :
Depuis mon plus jeune âge, je rêvais de construire un robot mais je me heurtait à un problème de taille : comment développer une intelligence artificielle qui contrôlerait le robot. Je me suis longtemps contenté de robots pilotés par radio-comande ou téléguidés, par choix de facilité, jusqu’à découvrir les micros-controleurs et plus particulièrement ceux de la marque arduino.
J’ai alors compris que je pourrai programmer ces composants à ma guise afin de reproduire des actions pré-définies.
J’ai d’abord réalisé une main humaine robotisée qui reproduisait les mouvements de ma main.
Une fois ce projet terminé, j’ai réalisé la puissance des micros-controleurs, en plus de programmer des actions, je pouvait les exécuter en fonction d’informations provenants de capteurs divers ( pression, force, mouvement, température….)
J’ai alors compris que les micros-contrôleurs m’ouvraient la porte au monde de l’automatisme et de la robotique « intelligente » .
J’ai donc décidé de m’attaquer à la construction d’un robot autonome en me fixant les contraintes suivantes :

1) Le robot devra pouvoir se déplacer dans son environnement en autonomie
2) Le robot devra pouvoir agir sur son environnement
3) Le robot devra detecter au moyens de capteurs de paramètres sur son environnement
4) Le robot sera d’une taille raisonnable, assez proche de celle d’un humain ( + d’un mètre )
5) Le robot devra savoir parler
6) Le robot devra être capable de comprendre certains ordres ( reconnaissance vocale )


J’ai même eut l’idée d’un nom pour le robot : NEO ( New-Electronic-Operator )

Après tant de belles résolutions, il ne me restait plus qu’à m’attaquer au plus dur : la construction du robot :)

ETAPE 1 : construction de la base du robot :


Cette étape était primordiale à mes yeux, pour assurer un bon fonctionnement au robot, il me fallait partir sur de bonnes bases.
Pour des raisons de facilité et de budget, j’ai choisi de réaliser un robot sur roues.
J’ai choisi comme matériaux principal le bois pour des raisons évidentes :
- Faible côut de production
- Facilité de construction
- Solidité

J’ai fabriqué la partie motrice avec 4 moteurs de récupération, montés sur des roues de poussette. J’ai fait le choix de n’utiliser que des moteurs à courant continu par commodité. J’ai réalisé un circuit électronique à base de relais et de transistors pour pouvoir piloter les moteurs 24 v à partir de ma carte de programmation Arduino 5v.
J’ai aussi munis cette base de capteurs de proximité infra-rouges afin de pouvoir détecter des objets dans le but de les éviter.
Image IPB




A ce stade, le robot est encore très limité, son programme consiste uniquement à le faire se déplacer dans une pièce en évitant les obstacles grâce à ses capteurs infra-rouges :

Video de demonstration :





ETAPE 2 : Construction du corps du robot :

Une fois la partie responsable de la motorisation réalisée, il me fallait bâtir un corps au robot pour qu’il ait une apparence et des capacités se rapprochants le plus possible de celles d’un humain.
Là encore, j’ai utilisé comme matériaux principal le bois . J’ai choisi de ne pas donner exactement l’apparence d’un humain car mon but n’était pas d’égaler l’homme ( trop ambitieux pour moi ) mais de rechercher à fabriquer la machine qui s’en rapprocherait le plus.
En effet, je trouvait dommage construire un robot qui soit une réplique parfaite du corps humain alors qu’il ne pourrait jamais égaler cette merveilleuse machine. J’ai préféré reprendre ce que je trouvait d’essentiel chez l’homme tout en l’adaptant aux besoins de mon robot.
J’ai munis le corps de fifférents capteurs :
-capteurs de distance infa-rouges
-capteurs de temperature
-capteurs de luminosité
-capteur de vibrations
……
Image IPB


ETAPE 3 : Développement de la reconnaissance vocale :
La partie la plus excitante était de trés loin celle de la reconnaissance vocale. En effet, qui n’a jamais rêvé de pouvoir commander un robot à la voix ? Je ne sais pas vous, mais moi en tout cas, cette idée m’a tout de suite plue.
J’ai cherché le moyen le plus simple et le plus abordable pour équiper le robot de cette technologie. Mon choix s’est porté sur l’utilisation d’une carte électronique dédiée à la reconnaissance vocale.
J’ai acheté un module VrBot que j’ai programmé pour reconnaitre certains ordres. J’ai ensuite fait communiquer ce module avec ma carte de programmation au moyen d’une liaison RS232.
Il me restait alors à apprendre à la carte de programmation à exploiter les messages provenant du module de reconnaissance vocale.
Etant limité dans le nombre de commandes vocales, j’ai tenté de créer celles qui de mon point de vue étaient les plus essentiels.
Image IPB
video de test dela reconnaissance vocale ( encore très basique ) :



ETAPE 4 : Fabrication de la tête du robot

La tête de on robot n’était pas essentiel d’un point de vue électronique mais me semblait obligatoire pour construire un robot capable de simuler des émotions soit par un mouvement soir par les yeux.
A cause des moteurs que j’utilisait pour la motorisation de la tête, j’étais limité en poids, j’ai donc choisi de fabriquer la tête dans un matériaux à la fois solide et plus léger que le bois : le plastique.
La carcasse est entièrement réalisée à partir de plastique de classeur scolaire, tendu au maximum afin de lui conférer une certaine solidité.
Image IPB




J’ai longtemps hésité pour la conception des yeux, en effet, je savais que je ne devais pas négliger cette partie car ce sont eux qui me permettrait d’exprimer des sentiments tels que la colère, la joie, l’amour….
Finalement, j’ai décidé de concevoir des yeux multis-colors pilotés par la carte de programmation.

ETAPE 5 : Développement de la parole :
Après la reconnaissance vocale, l’idée la plus intéressante était celle de faire parler le robot. En effet, plus qu’un automate, pour moi, un véritable robot doit pouvoir communiquer avec les personnes qui l’entourent.
J’ai dans un premier temps acheté et configuré un module capable de lire des pistes sonores au format MP3 provenants d’une carte SD pour être piloté par la carte de programmation.
Ceci fait, j’ai enregistré une multitude de mots et expressions pour faire parler le robot, il me semblait important qu’il soit capable de dire une même information de plusieurs manière différentes, aussi j’ai enregistrées beaucoup d’expressions voulant dires la même chose et j’ai donné le choix au robot grâce à un algorithme de nombre aléatoire de pouvoir choisir le mot ou l’expression à utiliser dans une situation donnée.

Petite video de demonstration de la parole :





ETAPE 6 : Fabrication de bras pour le robot :
Cette étape était pour moi plus qu’indispensable puisque ce sont ses bras qui permettraient au robot d’interagir avec des objets.
J’ai essayé de donner aux bras le plus de libertés possibles pour bouger dans l’espace. Au final, chaque bras disposent de 3 degrés de liberté.
J’avais besoin de pouvoir contrôler de manière relativement précise la position des bras du robot aussi l’utilisation de servos-moteurs semblait évidente. Seulement j’avais aussi besoin de force et les petits servo-moteurs de modélisme ne convenaient donc pas. Les prix de servos-moteurs capables de mettre en mouvement les bras de mon robot étants exorbitants, j’ai décidé de fabriquer mes propres servo-moteurs à base des mêmes moteurs continus utilisés pour la base du robot, encore une fois récupérés donc gratuits.
Image IPB




ETAPE 7 : Fabrication des mains du robot :

Qu’importe que le robot ait des bras s’il ne peut pas saisir des objets, il me fallait donc équiper le robot de « mains »
J’ai choisi d’équiper les bras du robot de pinces car elles me semblaient plus efficaces pour un robot que des mains à 5 doits.
Ayant besoin de précision, j’ai choisi de motoriser ces pinces à l’aide de servos-moteurs de modélisme.
J’ai aussi munis la pince de capteurs infra-rouges pour pouvoir détecter la présence d’objet(s) dans le ou les pinces.
Image IPB




ETAPE 8 : Développement d’un système d’exploitation pour le robot : Robotix OS 1

Une fois la partie électronique achevée, il me fallait développer la partie logicielle, responsable du pilotage de la machine.
Le problème était qu’à la base le micro-contoleur ne comprenait rien d’autre que des instructions du type ( envoyer 5 v sur la sortie 1 … ) Bref, le robot était très loin de comprendre une commande du type ( avance ou attrape ).
Il me fallait donc programmer la carte pour reconnaitre ce genres d’instructions car je me voyait mal écrire des milliers de fois quelque chose dans ce genre pour piloter un moteur : digitalWrite(27,HIGH);
J’ai donc commencé la programmation d’un système d’exploitation faisant le lien entre des instructions simples et la partie électronique. Mon but était que n’imorte qui puisse commander le robot à base de commandes toutes simples et facilement compréhensibles. Ce fut la naissance de ROBOTIX OS 1
Image IPB
ETAPE 9 : Développement d’un programme tournant sous robotix OS 1
Une fois le système d’exploitation terminé, le robot était en mesure de comprendre des instructions mais ne savait pas dans quel cas les utiliser, c’est pour cela que j’ai créé un programme tournant sur Robotix OS 1 qui serait la véritable intelligence du robot.

( ce programme est encore loin d’être achevé, il est en perpétuelle amélioration )

Photo du robot dans son ensemble :
Image IPB

Video de demonstration de l’interaction entre le robot et un utilisateur :






Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!


Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouter
J'y ai passé à peu prés 200 heures
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Vraiment impressionnant d'avoir développé un robot comme celui-là aussi rapidement !
Bravo !
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Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!


Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouter
J'y ai passé à peu prés 200 heures


Pour l'asservissement des bras, ce serai bien de connaître le type de capteur de position utilisé, l'algo, si tu as traité les retours de position en analogique ou en numérique et tout ça (je n'y connais pas grand chose...) et pour l'OS, ce que tu veux dire par OS: si tu l'as implanté directement sur la Arduino, dans quel langage tu l'as codé, comment tu te débrouilles pour développer et "installer" des logiciels dans cet OS etc.

Black Templar a raison, en 200 heures c'est très impressionnant!
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Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!

Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouterJ'y ai passé à peu prés 200 heures

Pour l'asservissement des bras, ce serai bien de connaître le type de capteur de position utilisé, l'algo, si tu as traité les retours de position en analogique ou en numérique et tout ça (je n'y connais pas grand chose...) et pour l'OS, ce que tu veux dire par OS: si tu l'as implanté directement sur la Arduino, dans quel langage tu l'as codé, comment tu te débrouilles pour développer et "installer" des logiciels dans cet OS etc.Black Templar a raison, en 200 heures c'est très impressionnant!

Pour ce qui est des capteurs de position pour l'asservissement des bras, ce sont de simples potentiomètres linéaires rotatifs, leur valeur est donc lue analogiquement puis convertie par le micro-contrôleur en une valeur numérique. Si c'était à refaire, j'utiliserai plutôt un capteur numérique pour plus de précision et plus de simplicité mais quand j'ai commencé à développer ce robot, je savais tout juste faire clignoter des leds donc j'ai appris de mes erreurs en construisant la bête et il y a quelques petites choses que je ne referaient pas aujourd'hui.
Pour L'OS, ce n'est pas exactement un système d'exploitation au sens premier du therme en fait je l'appel comme ça pour banaliser sa fonction :
En réalité c'est un énorme programme qui permet de fournir un ensemble de fonctions au programmeur ( avancer, reculer, avancer-pendant( x secondes), écouter , dire(bonjour) .... Ce programme fait donc le lien entre des commandes simples et les différentes sous-fonctions déjà embarquées dans le micro-contrôleur ( delay, pinMode, pin.writh(HIGH) .... ) Bref ça permet d'exécuter une suite d'instructions toute simple exemple :

avance-de(8metres);
tourner(droite);
attendre(8secondes)
dire(bonjour)
écouter();
if (réponse==bonjour){
....
}
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salut <br><br>tres bien penser pour ce robot c'est exactement ( a quelque detail prés) ce que je vais faire sauf que j'embarquerais un pc sur le robot, afin d'y ajouté la reconnaissance video etc.... , le pc communiqueras a l'arduino pour la commande des different piece <br><br>bref je voulais juste te féliciter pour tes avancer
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Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!

Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouterJ'y ai passé à peu prés 200 heures

Pour l'asservissement des bras, ce serai bien de connaître le type de capteur de position utilisé, l'algo, si tu as traité les retours de position en analogique ou en numérique et tout ça (je n'y connais pas grand chose...) et pour l'OS, ce que tu veux dire par OS: si tu l'as implanté directement sur la Arduino, dans quel langage tu l'as codé, comment tu te débrouilles pour développer et &quot;installer&quot; des logiciels dans cet OS etc.Black Templar a raison, en 200 heures c'est très impressionnant!

Pour ce qui est des capteurs de position pour l'asservissement des bras, ce sont de simples potentiomètres linéaires rotatifs, leur valeur est donc lue analogiquement puis convertie par le micro-contrôleur en une valeur numérique. Si c'était à refaire, j'utiliserai plutôt un capteur numérique pour plus de précision et plus de simplicité mais quand j'ai commencé à développer ce robot, je savais tout juste faire clignoter des leds donc j'ai appris de mes erreurs en construisant la bête et il y a quelques petites choses que je ne referaient pas aujourd'hui.
Pour L'OS, ce n'est pas exactement un système d'exploitation au sens premier du therme en fait je l'appel comme ça pour banaliser sa fonction :
En réalité c'est un énorme programme qui permet de fournir un ensemble de fonctions au programmeur ( avancer, reculer, avancer-pendant( x secondes), écouter , dire(bonjour) .... Ce programme fait donc le lien entre des commandes simples et les différentes sous-fonctions déjà embarquées dans le micro-contrôleur ( delay, pinMode, pin.writh(HIGH) .... ) Bref ça permet d'exécuter une suite d'instructions toute simple exemple :

avance-de(8metres);
tourner(droite);
attendre(8secondes)
dire(bonjour)
écouter();
if (réponse==bonjour){
....
}


Ah en fait ton OS c'est une énorme bibliothèque! Si tu pouvais la séparer en plusieurs parties ou même la laisser telle-quelle et la publier soit sur Arduino playground soit sur le fofo, ce serait une grosse contribution :)
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salut <br><br>tres bien penser pour ce robot c'est exactement ( a quelque detail prés) ce que je vais faire sauf que j'embarquerais un pc sur le robot, afin d'y ajouté la reconnaissance video etc.... , le pc communiqueras a l'arduino pour la commande des different piece <br><br>bref je voulais juste te féliciter pour tes avancer


Cool j'ai hâte de voir tes avancées
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Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!

Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouterJ'y ai passé à peu prés 200 heures

Pour l'asservissement des bras, ce serai bien de connaître le type de capteur de position utilisé, l'algo, si tu as traité les retours de position en analogique ou en numérique et tout ça (je n'y connais pas grand chose...) et pour l'OS, ce que tu veux dire par OS: si tu l'as implanté directement sur la Arduino, dans quel langage tu l'as codé, comment tu te débrouilles pour développer et &amp;quot;installer&amp;quot; des logiciels dans cet OS etc.Black Templar a raison, en 200 heures c'est très impressionnant!

Pour ce qui est des capteurs de position pour l'asservissement des bras, ce sont de simples potentiomètres linéaires rotatifs, leur valeur est donc lue analogiquement puis convertie par le micro-contrôleur en une valeur numérique. Si c'était à refaire, j'utiliserai plutôt un capteur numérique pour plus de précision et plus de simplicité mais quand j'ai commencé à développer ce robot, je savais tout juste faire clignoter des leds donc j'ai appris de mes erreurs en construisant la bête et il y a quelques petites choses que je ne referaient pas aujourd'hui.Pour L'OS, ce n'est pas exactement un système d'exploitation au sens premier du therme en fait je l'appel comme ça pour banaliser sa fonction : En réalité c'est un énorme programme qui permet de fournir un ensemble de fonctions au programmeur ( avancer, reculer, avancer-pendant( x secondes), écouter , dire(bonjour) .... Ce programme fait donc le lien entre des commandes simples et les différentes sous-fonctions déjà embarquées dans le micro-contrôleur ( delay, pinMode, pin.writh(HIGH) .... ) Bref ça permet d'exécuter une suite d'instructions toute simple exemple :avance-de(8metres);tourner(droite);attendre(8secondes)dire(bonjour) écouter();if (réponse==bonjour){....}

Ah en fait ton OS c'est une énorme bibliothèque! Si tu pouvais la séparer en plusieurs parties ou même la laisser telle-quelle et la publier soit sur Arduino playground soit sur le fofo, ce serait une grosse contribution :)


En fait c'est plus qu'une énorme bibliothèque car toutes les fonctions se renvoient les unes aux autres, certaines fonctions en utilisent d'autres, en fait c'est un énorme système basé sur des fonctions imbriquées et communicantes entre elles. c'est la dessus que repose toute la complexité du système car une fois installé, il suffit de taper une dizaine de lignes de codes simplifiés pour permettre une totale interaction de la machine avec un utilisateur.
Pour ce qui est de partager le code source, je ne suis pas contre cette idée mais j'attend d'avoir finit son développement car pour le moment, il reste beaucoup de petits bugs à corriger, une quantité monstrueuse de fonctions et de comportements à rajouter, il me reste à beaucoup de chose aussi à développer niveau intelligence artificielle donc c'est loin d'être finit. Le plus gros problème c'est que ce système a été conçu pour le robot donc fonctionne en respectant une liste de composants et de branchements extrêmement précise, du coup, au final le code source ne sert à rien sans la machine, de plus, je ne pense pas qu'une autre personne que moi puisse comprendre son fonctionnement car sans les données matérielles, il me parait compliqué de comprendre à quoi servent chaques instructions.
Mais mon projet et de faire en sorte qu'un jour ce sytéme puisse être installé sur n'importe quelle plateforme arduino et que l'utilisateur puisse choisir les composants qu'il souhaite faire fonctionner avec l'OS et leur emplacement ( n° de pin ), ceci rendrait le code exploitable, mais pour le moment, c'est plus un rêve qu'une réalité .
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Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!

Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouterJ'y ai passé à peu prés 200 heures

Bonjour j'aimerais faire le même que toi mes différent tu peut m’envoyer les plants et la liste de tous ce qu'il faut pour le faire paulabiliogilber@live.fr ceci est mon adresse pour me les envoyer.
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Vraiment impressionnant comme projet!! Tu y as passé combien de temps?Pourrais-tu cependant donner des détails sur le développement de l'OS ou bien sur l'asservissement des moteurs des bras?En tout cas encore bravo, c'est vraiment excellent!

Merci de ton comentaire, pourrais tu preciser ce que tu souhaite savoir sur l'asservissement des bras et sur le développement de l'OS, que je sahce quoi rajouterJ'y ai passé à peu prés 200 heures

Bonjour j'aimerais faire le même que toi mes différent tu peut m’envoyer les plants et la liste de tous ce qu'il faut pour le faire paulabiliogilber@live.fr ceci est mon adresse pour me les envoyer.



Désolé, mais je n'ai fait aucun plans avant de construire ce robot, je l'ai fabriqué au fur et à mesure que les idées me venaient, un peu au feeling, d'ailleurs pour être honnête, je ne fais jamais vraiment de plans avant de construire quoi que ce soit ou alors quelques simples ébauches, les plans sont dans ma tête et ça me suffit amplement à réaliser ce que je souhaite, de plus c'est un gain de temps énorme. Si je devais réaliser des plans aujourd'hui, ça me prendrait des mois voir des années car petit à petit, ce robot est devenu de plus en plus complexe aussi bien au niveau de l'électronique que du programme embarqué. Voila désolé de ne pas pouvoir t'aider plus.
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Un grand bravo !
Ca c'est de l'apprentissage terrain impressionnant.
Sur quel departement es-tu ?
Crdlt,
@hugobiwan
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Un grand bravo ! Ca c'est de l'apprentissage terrain impressionnant.Sur quel departement es-tu ? Crdlt,@hugobiwan

Merci beaucoup, j'habite dans la drome. En région Rhône-Alpes.
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Bonjour Hugobiwan,

je suis débutant en domaine Robotique et pour commencer mon prof ma donner deux exercices à réaliser mais après plusieurs lécture je me suis rendu compte que j'ai rien compris et je pense que ça serait pas le cas pour vous c'est pour cela je me permets de vous coontactez avin que vous puissiez me passer un coup d'aide, en ce qui concerne je vous passe le lien de l'exercice (ci-dessous) et j'attend votre retour avec impatience sur ma boite mail ali-aissaoui@hotmail.fr.

Lien : http://www.isir.upmc.fr/UserFiles/File/clady_homepage/M2/Examen%20partie%20exercice.pdf
Merci
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Bonjour 

j'aurais besoin de votre aide pour un créer un programme sur robotprog pour mon fils (4eme collège).

le robot doit balayer un terrain de 100 cases avec 5 obstacles n'importe ou.

le robot marque les cases en verticale dans un premier lieu après en horizontale.

merci 

mon mail : abrhouss@live.fr

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    Tout d’abord, laissez moi vous présenter le projet robotix 5 :
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    J’ai alors compris que je pourrai programmer ces composants à ma guise afin de reproduire des actions pré-définies.
    J’ai d’abord réalisé une main humaine robotisée (voir : Projet Robotix 4 ) qui reproduisait les mouvements de ma main.
    Une fois ce projet terminé, j’ai réalisé la puissance des micros-controleurs, en plus de programmer des actions, je pouvait les exécuter en fonction d’informations provenants de capteurs divers ( pression, force, mouvement, température….)
    J’ai alors compris que les micros-controleurs m’ouvraient la porte au monde de l’automatisme et de la robotique « intelligente » .
    J’ai donc décidé de m’attaquer à la construction d’un robot autonome en me fixant les contraintes suivantes :

    1) Le robot devra pouvoir se déplacer dans son environnement en autonomie
    2) Le robot devra pouvoir agir sur son environnement
    3) Le robot devra detecter au moyens de capteurs de paramètres sur son environnement
    4) Le robot sera d’une taille raisonnable, assez proche de celle d’un humain ( + d’un mètre )
    5) Le robot devra savoir parler
    6) Le robot devra être capable de comprendre certains ordres ( reconnaissance vocale )

    J’ai même eut l’idée d’un nom pour le robot : NEO

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