mardi 26 mai 2020

Kit: petit robot suiveur de ligne D2-1

Pour la troisième fois en quelques semaines, je vous propose un projet de robot suiveur de ligne, ce grand classique de la robotique récréative qui consiste en un véhicule qui, grâce à des capteurs optiques, suit fidèlement une ligne sinueuse tracée sur le sol.


Après le robot suiveur de ligne à base de Raspberry Pi et le robot suiveur de ligne à base d'Arduino, voici un robot suiveur de ligne basé sur le classique comparateur LM393 (aucun microcontrôleur, donc) qu'on peut se procurer en kit sous l'appellation "Smart Track Vehicle DIY Kit D2-1".

Avant de poursuivre, je vous présente une vidéo du petit robot au travail.


Assemblage du robot

Il faut construire le robot soit même, à partir d'une quarantaine de composants. Il ne manque que les 2 piles AA et, bien sûr, les outils: fer à souder, tournevis, pinces à dénuder...



Un bref coup d'oeil sur le feuillet d'instructions m'a convaincu de ne pas utiliser le feuillet d'instructions.


Le circuit imprimé sert également de plate-forme pour le véhicule. Voici le dessus, où se trouveront la plupart des composants...


...et le dessous, côté soudures, où on retrouvera les moteurs et les capteurs (paires LED/photorésistance).


J'ai commencé par souder les résistances. Le PCB indique clairement la valeur qu'il faut placer à chaque endroit, mais j'étais bien content d'avoir un multimètre pour les identifier car les bandes de couleur sont difficile à distinguer.  Deux résistances de 10 Ω (R9 et R10), deux résistances de 3,3 kΩ (R3 et R4), deux résistances de 1 kΩ (R7 et R8), et quatre résistances d'exactement 51 Ω, ce qui me semble inhabituel (R5, R6, R11 et R12).


Ensuite, les deux transistors PNP S8550. Grâce au profil imprimé sur le PCB, impossible de les placer à l'envers, à moins d'être vraiment très distrait...


Les 8 broches du support à circuit intégré sont très flexibles: assurez-vous que chacune d'entre elles passe bien dans son trou avant de souder,  car c'est possible d'en plier une par inadvertance  (IC1, à l'arrière du véhicule).


Lorsqu'on insère le circuit intégré (un double comparateur LM393), on prend soin de l'orienter avec la petite coche semi-circulaire vers l'avant du véhicule.


Complètement à l'arrière du véhicule: les deux potentiomètres et l'interrupteur marche/arrêt.


C'est très important de placer les deux condensateurs électrolytiques de 100 µF (C1 et C2) dans le bon sens: la broche négative (la plus courte) dans le demi-cercle blanc, à l'avant du véhicule.


Les LEDs rouges doivent également être insérées dans le bon sens: la broche la plus courte est dans le trou le plus rapproché du bord du véhicule.


On fixe le support à piles à l'endroit prévu à cette fin, après avoir retiré le papier qui recouvre sa face adhésive.  On fait passer les fils par un petit trou...


... afin de les souder, de l'autre côté du PCB, là où c'est écrit "BT1 3V" (le fil rouge va là où il y a un signe +).


Les espaces réservés au photorésistances sont R13 et R14 GR. Il s'agit des capteurs qui recevront la lumière réfléchie par le plancher, donc on les place sous le véhicule...

Pour qu'elles soient proches du plancher lorsque le véhicule roulera, gardez une bonne longueur de broche: 2,5 cm environ.


Les LEDs transparentes qui servent à éclairer le plancher vont dans les espaces identifiés D4 et D5. L'orientation est importante: c'est la broche la plus courte qui est à l'avant du véhicule.


Le trou à l'avant du véhicule sert à insérer la grosse vis qui fera office de "roue" avant.


Chaque roue motrice est insérée dans l'axe d'un moteur à engrenages. Une petite vis est fournie pour que la roue demeure bien en place.


Les 4 bouts de fil conducteur fournis servent à la connexion des moteurs.


Les moteurs se branchent sur le PCB là où c'est écrit "M". C'est important de faire la connexion dans le bon sens, sinon le moteur tentera de faire reculer le véhicule.  Chaque moteur a un côté adhésif: le fil conducteur le plus éloigné du côté adhésif est celui qui se branche le plus près de l'avant du véhicule.



On fixe les moteurs à la plate-forme grâce à l'adhésif fourni...



... et notre robot suiveur de ligne est terminé!



Après avoir inséré des piles et appuyé sur le bouton poussoir à l'arrière du véhicule, les LEDs situées sous le véhicule devraient immédiatement s'allumer. Le verso du feuillet d'instruction peut être utilisée comme parcours, ou vous pouvez en faire un vous même avec du ruban gommé noir sur fond blanc.



Vous devrez probablement tourner les potentiomètres (au moyen d'un petit tournevis) afin de trouver un ajustement qui permet à votre robot de suivre fidèlement la ligne noire, comme il le fait sur la vidéo présentée en début d'article.

Principe de fonctionnement

Les photorésistances captent la lumière réfléchie par le sol. Lorsqu'une photorésistance est au-dessus d'une surface blanche (beaucoup de lumière réfléchie), sa résistance est plus faible que lorsqu'elle se trouve au-dessus d'une surface noire (peu de lumière réfléchie).

Chaque photorésistance est associée à un potentiomètre de façon à former un diviseur de tension: la tension entre les deux résistances ne sera pas la même, selon que la surface est blanche ou noire.

Les deux comparateurs du LM393 comparent entre elles les deux tensions associées aux photorésistances. Un des comparateurs émet un signal de sortie si la photorésistance de gauche produit une tension plus grande que la photorésistance de droite. L'autre comparateur fait le contraire: il produit une tension de sortie à la condition que la tension de la photorésistance de droite soit supérieure à celle de la photorésistance de gauche. Le signal de sortie de chaque comparateur commute un transistor relié à un moteur.

Ainsi, lorsqu'une photorésistance se trouve au-dessus de la ligne noire, un des moteurs s'arrête afin de provoquer une légère rotation du véhicule.



En conclusion

Le robot est facile assembler, même par un soudeur débutant. La partie la plus délicate est probablement l'ajustement des potentiomètres afin que le robot se comporte de la façon désirée. Si désiré, la plate-forme, les moteurs et les roues pourraient probablement être réutilisés, plus tard, pour concevoir un robot plus sophistiqué.

Le kit dont il est question dans cet article a été fourni gratuitement par Digitspace.

Yves Pelletier (TwitterFacebook)

1 commentaire:

  1. merci pour l'info (comme dab !)
    le prix est super mais attention la livraison par DHL
    ca fait mal ....si ce kit etait sous ebay avec des
    frais réduits cela serait super

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