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ARA: Assistant Robotique Apicole


29 réponses à ce sujet

#1 Raiden

Raiden

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Posté 02 septembre 2018 - 11:10

Bonjour à tous,
 
je vous présente un projet commencé en juin 2017:
 

ara_logo_01_thumb_2018.09.02.png

 
Le projet ARA (Assistant Robotique Apicole) consiste à développer un robot industriel de moyenne taille qui va aider tout apiculteur professionnel et semi-pro à optimiser les taches récurrentes de manutention, ainsi qu'une aide artificielle et intelligente pour la gestion technique du rucher.
 
Le projet n'est pas professionnel (j'ai un travail salarié à plein temps), je n'ai aucune structure juridique ni aucun objectif financier mais le coût de fabrication va forcement contraindre son usage par des apiculteurs possédant plusieurs dizaines de ruches pour en amortir le coût, ce type d'apiculteur ne peut en aucun cas être un amateur en raison de l'implication humaine que demande la gestion d'un rucher de ce type.
Pour les non connaisseurs, on parle de semi-pro entre 200 et 400 ruches, pro au delà.
 
Concrètement, les remplacements de hausses, la récupération et l'inspection des cadres, toutes les taches physiquement contraignantes seront exécutées par un robot sous le contrôle total ou programmé de l'apiculteur.
De plus, le robot embarque une IA qui apportera une analyse précise de l'état de chaque cadre afin de proposer un plan d'action optimisé dont l'objectif est maintenir le rucher dans un niveau opérationnel exceptionnel tout en améliorant la vie de milliers d'abeilles.
 
Tous les documents et informations relatives à ce projet sont sous licence Creative Commons BY-SA 4 (c'est open-source).
 
J'ai comme objectif de sortir un proto du modèle de base (sans IA) pour juin 2019.
 
L'analyse fonctionnelle graphique:
ara_analysefonctionnelle_01.04.02.09.18_
 
 
Voici les différents modèles avec leurs fonctionnalités :
arav1_models_01.02.02.09.18_cc.png
 

Une vue des différents éléments fonctionnels (ce n'est pas du tout une version définitive, ceci ne représente que des parts du robot) :
arav1_parts_01.01.02.09.18_cc.png
 
Une série animée mettant en scène un workflow d'extraction d'un cadre de hausse:
arav1_kinetics_02.gif

Je rajouterai d'autres éléments bientôt, surtout un statut de l'avancement et quelques photos.

Apicalement,
Raiden



#2 Path

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Posté 02 septembre 2018 - 11:39

Je sais pas ce que ça vaut du point de vue métier. Et je pourrai pas en juger. Pour le robot, c'est bien présenté. Tu dois y penser depuis un bon moment. Quand je vois ce que les robots sont capables de faire à la coupe du monde, ce doit être possible. Cela semble un beau projet.

 

Si tu me laisse paraphraser, le robot doit se rendre devant une ruche, soulever les éléments, isoler un des éléments, le faire pivoter jusqu'à l'intérieur du robot. Là, il soulève chacun des cadres pour en prendre une photo. Et les opérations inverses pour remettre la ruche en place et passer à la ruche suivante.

 

Pour l'étape de la photo, on voit sur l'animation, que le cadre est emporté dans les parties hautes du robot, c'est pour faire quoi ? 

 

Ils sont lourds les éléments d'une ruche ?

Le terrain est stabilisé ou c'est un chemin de terre ?

Je parlais de la coupe du monde de robotique, c'est dans un environnement bien propre. Là, je suppose qu'il va falloir protéger les partie mobiles de la salissure. ça colle le miel !! :)

 

Tu nous as pas dit, (j'ai peut-être raté l'info) tu es seul pour faire ça ? Tes (ou vos) compétences sont lesquelles ? 

 

J'espère que tu partageras ton avancement !! 



#3 Forthman

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Posté 03 septembre 2018 - 06:07

Salut,

Sans parler électronique et programmation, mécaniquement c'est costaud (un paquet de guidages et d'actionneurs à caser)

Ça va être chaud de tenir les délais (surtout si t'as un taf et une vie de famille :P )



#4 Path

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Posté 03 septembre 2018 - 07:12

Je sais pas si c'est pissible pour une ruche. Ce serait pas plus simple de changer les ruches pour les cadres se glissent sur le coté de la ruche sans avoir à soulever les éléments ?

#5 Mike118

Mike118

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Posté 03 septembre 2018 - 08:49

Je ne sais pas si tu connais le projet VigiRobotics, et je ne sais pas si ton but c'est de développer tout ton projet Ara de A à Z tout seul, ni si tu as un souhait pro derrière après, mais sache que contrôler un robot comme celui de ton projet, c'est exactement ce qu'on cherche à proposer avec le projet vigiRobotics. Pour le moment on a grosso modo la partie " Manuel " et " Automate "  de toutes tes " spécifications " et on a un semblant d' "AI " même si cela n'en est pas à proprement parler =)  
 
Bref tout ça pour dire que si tu ne souhaites pas tout réaliser toi même, si tu réalises à minima la partie "électro-mécanique" de ton robot, ton robot peut éventuellement être interfacé avec les solutions vigirobotics.
 
Mais si le but est de tout faire tout seul tu auras quand même de l'aide par ici =)

Si mon commentaire vous a plus laissez nous un avis  !  :thank_you:

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#6 Raiden

Raiden

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Posté 03 septembre 2018 - 01:06

Bonjour à tous et merci pour vos retours,

 

pour être concis (car je peux vite m'étendre sur le sujet), j'ai la connaissance métier, ok ça ne fait pas 20 ans que je fais de l'apiculture, je ne suis pas non plus un pro mais j'ai été 2 ans en rucher-école et j'ai croisé des anciens comme des nouveaux, et ca fait 5 ans que j'ai des ruches et que je lis et échanges avec des apiculteurs.

 

L'idée n'est pas de remplacer l'apiculteur (loin de moi cette idée) mais de l'aider car de mars à aout, le travail est très physique (et je parle pas du taff en dehors du rucher), non seulement il faut effectuer des visites régulières pour "capter" les indicateurs de prise de décision (maladie, parasite, risque d'essaimage, etc..) mais il faut aussi effectuer des actions de remplacement, d'aggrandissement, de déplacement...

 

Les semi-pro comme les pros sont souvent aidés lors de cette période, par la famille en majorité mais aussi par des intérimaires lors des grosses périodes (récolte entre fin avril et juillet, suivant le type de fleurs), le travail est physique et épprouvant !

 

Les grands jalons dans l'implémentation des fonctionnalités:
 

- juin 2019: soulevement d'une hausse: aider physiquement l'apiculteur pour lui permettre d'effectuer ses actions (soulever un cadre pour regarder, le retirer...) = confort et soulagement du dos (une hausse de 9 cadres peut vite faire une 20aine de kilos sans problème !).
 

- juin 2020: prise en photo des 2 faces d'un cadre: construire une base de données pour prise de décision et historisation = remplace le carnet et permet de revisionner un cadre hors du rucher (faut s'imaginer en vareuse en train de regarder un cadre à travers le "grillage" avec des milliers d'abeilles qui volent !).

Plus tard ces photos seront elles-mêmes analysées par une IA/Computer Vision pour détecter le nombre d'alvéoles de tel ou tel type (couvain, miel, faux-bourdon...), les parasites,... couplé à une IA/System Expert (règles métier), on pourra déterminer des actions à prendre ou à suggerer à l'apiculteur.

 

- 2021-2022: auto-positionnement du robot (GPS / Lidar (SLAM) / CV) pour intervention en autonomie (scénarios, commandes unitaires,..) sous contrôle (télécommande, application de contrôle, historisation, ...)

 

- le reste plus tard ;)

 

---

 

@Path:

Salut,

il y a divers scénarios et cette animation est juste "illustratrice" de quelles actions, la hausse pourrait être "emportée" pour la récolte par exemple, ou bien "changée" en raison de la détection d'un parasite... ne focalise pas sur cette anim, c'est pas un workflow propre.

Je posterai ce soir le cahier des charges avec les pré-requis technique (poids à soulever, type de terrain, ...).

 

Concernant le changement de ruches, c'est justement un pré-requis de ne rien changer:, aujourd'hui une ruche (au sens cabane en bois qui héberge un essaim), coute entre 100 et 300 € (pour les modèles avec toit en pente, beau bois..).

Pour un semi-pro qui possède 200 ruches, il a investi 20 000 euros rien qu'en "cabanes" ! l'opération n'est tout simplement pas rentable si on lui demande de modifier toutes ses ruches... en plus du coût d'achat du robot.

 

 

@Forthman

Salut,

oui j'ai un gosse de 12 ans et une femme et d'autres activités en plus ^^

oui j'en conviens les délais peuvent paraitre courts mais les jalons sont raisonnables je ne cherche pas à produire un robot autonome en moins d'1 an, j'en serai bien incapable ^^

L'objectif est aussi de réduire les composants pour gagner en poids et en conso energétique, je développerai cette partie plus loin (et dans quelques jours je pense).

 

 

@Mike118

Salut,

non je ne connais pas du tout et je vais prendre le temps de regarder en détail.

 

je suis ouvert à toute opportunité du moment que cela permet de faire vivre un projet, mon but n'est pas de développer ce projet tout seul, bien au contraire, mon but est de partager mon savoir, mes idées et de parvenir à concrétiser des actions si possible à plusieurs, mais j'ai du mal à embarquer des personnes de mon entourage, ca leur semble trop compliqué, voir complexe, peut-être est-ce moi qui communique mal..

 

En tout cas je cherche à m'appuyer sur des "briques" existantes, j'avais justement regardé du coté de ROS et en ce moment je tente de travailler avec OpenCV, mais pour le moment je n'ai pas trouvé de suites logicielles (API ou services) qui penchent dans ce sens, il me faudrait creuser. En tout cas je vais lire ce que tu proposes ;)

 

 

---

 

 

Globalement je travaille avec un dev sur la partie prog mais il est habitué à faire des logiciels en .NET (alors que je lui demande du Python ou C++) et ne connait ni la CV ni Linux, pas trop Arduino et Raspberry et le fait bénévolement à distance (il est à coté de Toulon).

Mes compétences ne sont pas expertes mais je sais modéliser 3D (Solidworks, ...), utiliser des systèmes embarqués (Arduino, Raspberry), concevoir des structures mécaniques, piloter des projets (c'est mon activité principale dans mon travail salarié), programmer (PHP, Python, ..), opérer sur Linux, faire des graphiques de présentation, bricoler, apprendre, ...

 

Je n'ai pas peur d'un manque de compétences car tout s'apprend (et se partage ^^) mais j'ai clairement besoin d'aide pour ne pas me tromper dans les choix et aussi garder une motivation ce qui s'obtient principalement en équipe ou du moins grâce à une émulsion de groupe.

 

 

J'ai d'autres documents à partager que je posterai ce soir ou demain.

 

@+

Raiden



#7 Raiden

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Posté 03 septembre 2018 - 06:36

Le cahier des charges (évolutif):

 

Critères marketing:

  • ​​Public cible:
    • ​> 40 ruches
  • Coût de fabrication:
    • < 5 k€

Critères techniques:

  • Surfaces de fonctionnement:
    • terre
    • sable
    • béton
    • forêt
    • jungle
    • montagne
  • Dimensions:
    • largeur (transversal): < 200 cm
    • longeur: < 200 cm
    • hauteur: < 200 cm
  • Vitesse de déplacement:
    • 50 cm/s ( = 30 m/mn = 1,8 km/h)
  • Vitesse d'extraction/insertion d'un cadre:
    • 1 mn < 3 mn ( 60 s < 180 s)
  • Energie:
    • Electricité
    • Autonomonie:
      • 4 h < 10 h (Batteries)
    • Temps de charge:
      • 1 h < 12 h
    • Rechargement:
      • Réseau EDF
      • Solaire (Panneau embarqués)
  • Capacité de chargement:
    • Poids à charger:
      • < 150 kg
    • Nombre de hausse:
      • </= 4
  • Poids:
    • < 500 kg
  • Fonctions primaires:
    • se déplacer
    • respecter un chemin de points de passage
    • repérer (identifier repère visuel, se positionner) la ruche.
    • extraire un cadre d'une ruche rapidement. (< 2 minutes)
    • limiter l'ecrasement d'abeille.
    • photographier chaque face de chaque cadre
    • changer un cadre ancien par un neuf
    • déplacer un ou plusieurs cadre dans une ou plusieurs hausse
    • déplacer une ruche sur N mètres (pied compris ?)
  • Fonctions secondaires:
    • retour automatique à la borne de rechargement:
      • en cas de fonctionnement en essaim (robot > 2):
        • envoi des ordres au robot de remplacement
        • ordonnancement des taches suivant un chemin optimisé (minimiser le déplacement sans risquer une collision ou un risque apicole)
        •  
    • aménager un rucher:
      • orienter les ruches
      • placer les ruches
    • gestion d'un rucher d'élévage:
    • maintien température intérieure de la ruche à 35° (un cadre de chauffage installé dans la ruche pendant les opérations sur les cadres)


#8 Path

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Posté 03 septembre 2018 - 07:13

C'est ambitieux très ambitieux mais faisable mais ambitieux :)

#9 Raiden

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Posté 04 septembre 2018 - 01:15

C'est ambitieux très ambitieux mais faisable mais ambitieux :)

 

Salut,

 

par ambitieux, tu veux dire compliqué ou complexe ?

 

j'ai fait les use case, défini les workflow métier, lister les actions mécaniques, ... les solutions techniques existent et ne sont pas très couteuses.

Pour l'instant je n'ai pas identifié de points bloquants, de ma fenetre en tout cas.

 

Ca ne veut pas dire qu'il n'y a pas de travail mais j'ai déjà ma base fonctionnelle qui tourne avec 2 moteurs issus d'un ancien fauteuil electrique acheté 300€ sur LBC, cette base permet de déplacer plus de 120 kilos (en plus du poids du robot/batterie) sur du gros gravier (je ne parviens mm pas à stopper le déplacement par ma seule force), c'est plus que suffisant pour "porter" une hausse de 20 Kg.

 

En ce moment je cogite sur la structure montante, c'est la partie "difficile" de la méca, comment faire toutes les actions en limitant l'utilisation d'actionneurs et de contacteurs.

 

C'est certain que je n'ai pas les meilleures solutions mais si je parviens à atteindre les jalons, ca répondra au moins fonctionnellement au besoin initialement énoncé.

Dans un processus d'amélioration continue l'objet s'améliorera, intégrera de nouvelles fonctionnalités et sera économe en énergie, en maintenance préventive et en coûts d'exploitation.

 

Mes autres projets me prennent aussi du temps, je ne peux donc pas être réactif tous les jours mais je mettrai régulièrement ce topic à jour avec quelques jours de latence.

 

@+

Raiden



#10 Forthman

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Posté 04 septembre 2018 - 02:44

Je ne vois pas trop la différence entre compliqué et complexe.

 

mais ce qui est sûr c'est ton projet n'est pas à la portée du premier venu :P

Les premières choses qui me viennent à l'esprit :

à défaut d'avoir un sol bien lisse, ou des rails :

- la base de la ruche est-elle assez solide pour l'utiliser pour centrer le robot ? (un serrage mécanique permettant de s'aligner correctement)

- sinon possibilité de créer des points d'ancrage sur chaque ruche ?

- sinon utilisation de bras stabilisateurs pour aligner le robot avec la ruche ?

 

Quelle précision doivent avoir les actionneurs ? Quand j'étais gosse, mon grand-père avait quelques ruches (4 ou 5)

et de mémoire tout était en bois, et ça coinçait (surtout quand c'était plein de miel)

 

 

 



#11 Raiden

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Posté 04 septembre 2018 - 04:22

compliqué : 1 action = 1 réaction : long/fastidieux mais prévision maitrisée.

complexe: 1 action = différentes réactions : prévision incertaine.

 

Le projet est principalement découpé en 2 grosses phases:

- assistant et aide à prise de décision: l'apiculteur positionne lui-même le robot devant la ruche et donc c'est à lui qu'incombe de vérifier que les opérations ne vont pas renverser la ruche (stabilisation..)

- robot autonome: l'apiculteur a validé en amont les actions à effectuer, le robot utilise son propre système de repérage, de prise de décision pour se "coller" à la ruche et faire les opérations.

 

Pour le moment je focus sur la 1ère phase, le workflow est de mettre le robot dans une position "autorisée", d'ancrer le robot au sol (blocage des roues, déploiement d'appuis supplémentaires) puis de "bloquer" le corps de la ruche (blocage sol/corps), ensuite seulement on se permet de soulever les hausses.

 

En toute franchise, les hausses sont "posées" les une sur les autres, le seul "blocage" est causé par la propolis qui se casse assez facilement si tu exerce une poussée transverse (cissaillement) ou bien en utilisant le principe du levier, mais en effet c'est un point important.

 

Quand à la précision elle n'est pas très fine, on opère sur des hausses d'environ 40 cm, une précision au cm suffit amplement.

 

Il est possible comme tu l'évoque que l'ajout d'un ergot de positionnement/levage soit nécéssaire sur chaque hausse, je dois faire des tests dans ce sens.



#12 Forthman

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Posté 04 septembre 2018 - 05:07

Alors j'opte pour 50% compliqué

Tu as beaucoup de mouvements à gérer, les capteurs genre fin de course ne seront pas les plus chiants (mis à part le passage des câbles)

mais les actionneurs c'est une autre paire de manche, plus de couple = plus gros/lourd, et il faut les caser dans la boite...

 

Et 50% complexe (je ne m'était jamais posé la question et j'utilisais les deux mots comme des synonymes )

Comme j'ai déjà écrit au dessus, il y a des paramètres qui peuvent sembler simple à réaliser pour un humain, mais qui vont

être de vrais casse-têtes à automatiser

 

En tout cas j'aime bien ton approche, et je vais suivre tes posts avec grand intérêt  :thank_you:



#13 Path

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Posté 04 septembre 2018 - 07:28

Ambitieux ... A chacun sa montagne. Si tu as déjà de l'expérience dans la construction de tel robot, la pente sera moins rude que je le pense.


Modifié par Path, 04 septembre 2018 - 10:12 .
correction qui donne du sens à ma phrase


#14 Raiden

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Posté 04 septembre 2018 - 09:58

En tout cas merci pour vos retours car j'ai besoin d'être challengé et de sentir un intérêt, sentiment que l'on perd assez vite quand on bosse seul ou presque.

 

C'est vrai que y'a du challenge, j'ai encore pas mal d'inconnues, entre l'architecture électronique et informatique, le rapport poids/puissance, l'autonomie energétique, les contrôles commandes, les checkpoints sécu, les arrêts d'urgence, les passages de câbles, les doubles vérif, ... la liste est vite longue et l’exhaustivité pas évidente, mais qui ne tente rien... ;)

 

c'est sûrement ambitieux je ne m'en rends pas compte et je suis novice dans la construction de robot.

Je suis conscient que la somme des connaissances n'est pas égal à l'ensemble des connaissances, il me manque sans aucun doute le test de la réalité, je tomberai avec certitude de cheval, mais l'important est de remonter en selle et de continuer ;)

 

J'ai encore pas mal de taff, il me faut avancer sur le design de la partie méca, je posterai d'ici la fin de semaine de quoi illustrer cette partie.

 

@+



#15 Raiden

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Posté 04 septembre 2018 - 10:00

dessins_img_20180521_204442.jpg?

dessins_img_20180521_204448.jpg?

#16 Raiden

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Posté 08 septembre 2018 - 08:49

Quelques photos du proto:

19/08/2018:
img_20180819_124101.jpg

01/09/2018:
img_20180902_134149_sd.jpg

08/09/2018:
img_20180908_183441_sd.jpg

09/09/2018:
img_20180909_121945_sd.jpg

img_20180909_122739_sd.jpg

#17 Mike118

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Posté 08 septembre 2018 - 09:07

Ce sont des moteurs CC de fauteuils roulants avec frein mais sans codeurs ? C'est bien ça ? 


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#18 Raiden

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Posté 08 septembre 2018 - 09:26

Ce sont des moteurs CC de fauteuils roulants avec frein mais sans codeurs ? C'est bien ça ?


c'est une bonne question !
ils viennent d'un fauteuil roulant Dupont mais impossible de trouver le modèle sur le net.
Par contre j'avais chopé les ref des moteurs, on les trouve sur le net, je les posterai à l'occase.
J'avais comme idée de démonter le poste de commande et de remplacer le joystick par une arduino car j'imagine du traitement analogique, mais j'avoue pour le moment ne pas avoir regardé plus que ça.
L'objectif c'est de valider que le robot peut faire les actions que j'imagine, c'est du bricolage avec ce que j'ai sous la main ;)

#19 Mike118

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Posté 08 septembre 2018 - 11:23

Pour un fauteuil roulant c'est l'humain qui est dessus qui gère " l'asservissement " pour que le fauteuil aille à l'endroit ou l'utilisateur veut aller. 

Pour un robot c'est l'unité de calcul ( microcontrôleur / ordinateur )  qui avec les capteurs qu'il a à sa disposition va gérer l'asservissement pour faire en sorte que le robot aille à l'endroit souhaité. 

Tu peux éventuellement tout faire uniquement à " la caméra ( ou autre capteur , sonar, lidar ... ) "  l'humain lui y arrive bien à l'oeil... mais c'est pas si simple de le faire sur un robot ... Sauf si ce dernier est piloté par un humain ...  ( C'est d'ailleurs ce qu'on propose avec le projet vigibot =) ) 

 

Si jamais tu veux vraiment tout faire à "la caméra" tu va faire un robot lent et il faudra mouliner le plus vite possible les algo de positionnement ... 
L'usage d'encodeur permet de limiter la nécessité de vitesse sur les autre capteurs ...  
Enfin bon après je parle de ça mais pour le moment c'est pas ce que tu testes 

 


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#20 Raiden

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Posté 09 septembre 2018 - 04:03

Voilà où mes compétences s'arrêtent.

Ceci est le boitier de commande des 2 moteurs des roues arrières:

img_20180909_161537_sd.jpg

img_20180909_161719_sd.jpg

img_20180909_161544_sd.jpg


Il me semble préférable de ne m'attaquer qu'au joystick pour commencer (sans le remplacer si possible = commande de secours).

L'objectif est de permettre un pilotage à courte distance (j'ai essayé en ayant le bloc commande fixé au cadre, c'est trop compliqué à gérer car le pilotage au joystick ne peut se faire que si le joystick est à constante distance avec ta main... ce qui n'est pas le cas quand tu te tiens à coté du robot et que celui-ci se déplace).


Je ne cherche pas forcement une commande sans fil (même si ca serait pas mal) mais une commande qui pourra par la suite être programmable (au moins pour la détection d'obstacle: ne pas défoncer la ruche, même si le proprio est à coté...)

J'imagine un arduino auto-alimenté (batterie spécifique) et comm par radio ou bluetooth, pilotable d'un tél ou d'une télécommande type modélisme.


J'ai regardé les réf du joystick sur le net sans succès, le fabricant est très connu mais peu d'info technique sur ce joystick (qui doit dater des années 1995).

Il va surement me falloir mesurer les tensions qui sortent de chaque fil de ce joystick en fonctionnement, est-ce la bonne démarche ?





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