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La RobotiqueLa Robotique

Joscelin OUDRYJoscelin OUDRY

IR2000IR2000

année 2002-2003année 2002-2003

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PlanPlan

Buts & domaines d’applicationsButs & domaines d’applications HistoriqueHistorique Composition d’un robotComposition d’un robot Qu’est-ce qu’un microcontrôleur ?Qu’est-ce qu’un microcontrôleur ? Programmation d’un microcontrôleur.Programmation d’un microcontrôleur. Les constructeurs par ordre d’importance Les constructeurs par ordre d’importance Un robot : Comment ça marche ?Un robot : Comment ça marche ? BibliographieBibliographie

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Buts & domaines Buts & domaines d’applicationd’application

Tâches répétitives et/ou précises.Tâches répétitives et/ou précises.

Conditions de travail trop dangereuses.Conditions de travail trop dangereuses.

Automatique - traitement d'images - Automatique - traitement d'images - adaptation, perception, interaction adaptation, perception, interaction avec l'environnement.avec l'environnement.

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Domaines d’applicationDomaines d’application

Manipulation - soudure - Manipulation - soudure - assemblage.assemblage.

Usines - laboratoires - hôpitauxUsines - laboratoires - hôpitaux

Industrie automobile > 50% de Industrie automobile > 50% de l’ensemble des robots industriels.l’ensemble des robots industriels.

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Historique (1)Historique (1)

Robot Robot robota(Tchèque) robota(Tchèque) travail travail forcé.forcé.

Robotique Robotique SF Isaac Asimov (1942). SF Isaac Asimov (1942).

Machine programmable qui imite des Machine programmable qui imite des actions d'une créature intelligente.actions d'une créature intelligente.

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Historique (2)Historique (2)

I. Automates I. Automates actions répétitives. actions répétitives.

II. Dotés de capteurs II. Dotés de capteurs réagir à réagir à l'environnement qui les entoure. l'environnement qui les entoure.

III. Dotés d'intelligence artificielle III. Dotés d'intelligence artificielle prise de décisions. prise de décisions.

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Historique (3)Historique (3)

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Composition d’un robot de Composition d’un robot de 2eme génération2eme génération

Structure mécanique.Structure mécanique.

Servo-moteurs.Servo-moteurs.

Capteurs.Capteurs.

Partie commande (Microcontrôleur).Partie commande (Microcontrôleur).

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Le microcontrôleur :Le microcontrôleur :cerveau du robot (1)cerveau du robot (1)

Un microprocesseur.Un microprocesseur.

Mémoire de données (RAM et Mémoire de données (RAM et EEPROM) .EEPROM) .

Mémoire programmable (ROM, Mémoire programmable (ROM, OTPROM, UVPROM, EEPROM).OTPROM, UVPROM, EEPROM).

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Le microcontrôleur :Le microcontrôleur :cerveau du robot (2)cerveau du robot (2)

Interfaces parallèles Interfaces parallèles connexion connexion des entrées/sorties.des entrées/sorties.

Interfaces séries.Interfaces séries. Timers Timers générer ou mesurer des générer ou mesurer des

signaux avec une grande précision signaux avec une grande précision temporelle.temporelle.

CAN CAN traiter les signaux traiter les signaux analogiques.analogiques.

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Programmation d’un Programmation d’un microcontrôleur (1)microcontrôleur (1)

BASIC, C, C++, JAVA.BASIC, C, C++, JAVA.

Le programme réalisé dans le langage Le programme réalisé dans le langage de haut niveau est compilé en de haut niveau est compilé en assembleur pour le microcontroleur.assembleur pour le microcontroleur.

Transmission du code généré du PC Transmission du code généré du PC sur le microcontroleur.sur le microcontroleur.

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Programmation d’un Programmation d’un microcontrôleur (2)microcontrôleur (2)

Utilisation d’un logiciel de Utilisation d’un logiciel de programmation haut programmation haut niveau(JETPROG de lextronic).niveau(JETPROG de lextronic).

Programmateur hardware pour les Programmateur hardware pour les EEPROM.EEPROM.

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Programmation d’un Programmation d’un microcontrôleur (3)microcontrôleur (3)

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Les constructeurs par Les constructeurs par ordre d’importanceordre d’importance

Motorola (68HC11)Motorola (68HC11) Microchip (séries des PIC)Microchip (séries des PIC) Mitsubishi (M30620)Mitsubishi (M30620) NEC (78C10)NEC (78C10) Philips (80C552)Philips (80C552) Intel (8051)Intel (8051)

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Types de microcontrôleursTypes de microcontrôleurs

4 bits 4 bits automatismes automatismes simples(jouets,...).simples(jouets,...).Fabriqués en grande quantité.Fabriqués en grande quantité.

8 bits 8 bits les plus répendus (souplesse). les plus répendus (souplesse).

16 bits 16 bits applications exigeantes. applications exigeantes.

32 bits 32 bits gros projets. gros projets.

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Un robot : Un robot : Comment ça marche ?Comment ça marche ?

Pourquoi la marche? Pourquoi la marche? Utiliser une plus grande variété de Utiliser une plus grande variété de

terrains.terrains. Le sol peut-être irrégulier voir Le sol peut-être irrégulier voir

parsemé de petits obstacles.parsemé de petits obstacles. Pouvoir l’utiliser là ou va l'homme.Pouvoir l’utiliser là ou va l'homme.

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Les problèmes de la Les problèmes de la marchemarche

Gestion du centre de gravité Gestion du centre de gravité équilibre.équilibre.

Comment garder cet équilibre ?Comment garder cet équilibre ?

Centre de gravité bas. Centre de gravité bas.

Un corps large Un corps large stabilité plus aisée à stabilité plus aisée à maintenir.maintenir.

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Exemple de robots Exemple de robots bipèdesbipèdes

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Deux types de marchesDeux types de marches

Marche dynamique :Marche dynamique :- Perte d'équilibre entre chaque pas.- Perte d'équilibre entre chaque pas.- Difficulté : s'arrêter en pleine - Difficulté : s'arrêter en pleine marche.marche.

Marche quasi-statique :Marche quasi-statique :- Le robot ne sera jamais en - Le robot ne sera jamais en déséquilibre.déséquilibre.

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La marche dynamique (1)La marche dynamique (1)

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La marche quasi-statique La marche quasi-statique (1)(1)

Première solution :Première solution : Utiliser de grands pieds encadrant Utiliser de grands pieds encadrant

la zone centrale.la zone centrale. Forme de « U » par exemple.Forme de « U » par exemple.

Problème : Changements de Problème : Changements de direction difficiles à mettre en direction difficiles à mettre en place.place.

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La marche quasi-statique La marche quasi-statique (2)(2)

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La marche quasi-statique La marche quasi-statique (3)(3)

Seconde solution :Seconde solution :

Amener le centre de gravité au Amener le centre de gravité au dessus polygone de sustentation.dessus polygone de sustentation.

Déplacer avant chaque pas,Déplacer avant chaque pas,une partie de la masse du robot au une partie de la masse du robot au dessus du pied restant en appui.dessus du pied restant en appui.

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La marche quasi-statique La marche quasi-statique (4)(4)

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ConclusionConclusion

La marche statique peut être La marche statique peut être implantée relativement facilement.implantée relativement facilement.

Changement de direction Changement de direction Nombre de moteurs et complexité Nombre de moteurs et complexité du montage augmentent.du montage augmentent.

Indispensable pour l’interaction Indispensable pour l’interaction avec l'environnement (suivre la avec l'environnement (suivre la lumière, éviter un obstacle, ...).lumière, éviter un obstacle, ...).

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BibliographieBibliographie

www.vieartificielle.comwww.vieartificielle.com

www.csdm.qc.cawww.csdm.qc.ca

www.inria.frwww.inria.fr