[PDF] [PDF] Eléments de robotique avec Arduino : Distance et détection d

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Pascal MASSON

École Polytechnique Universitaire de Nice Sophia

Antipolis

1645 route des Lucioles, 06410 BIOT

Pascal MASSON

Version projection

Edition 2018-2019-V10

(pascal.masson@unice.fr)

Eléments de robotique

avec Arduino

Pascal MASSON

2

Sommaire

1. Distance par ultra-son

2. Distance par laser

Introduction

3. Détecteur de proximité / ligne

4. Mapping 2D et 3D

Pascal MASSON

3

Introduction

Pourquoidétecterdesobstacles?

Eviterdestopperlerobotdans

sesdéplacements

Robot industriel

Lescapteursdeproximitépermettent

aussidesuivredestrajectoirespour déplacerdumatérielparexemple

Thymio

Eviterdeladétériorationdurobot

oudesonenvironnement

Pascal MASSON

4

Introduction

Pourquoimesurerdesdistances?

Pourconnaitre

durobotafindedécider trajectoireoupourfaireune cartographie 2D 3D

Pascal MASSON

5

1.1.Leson

1. Distance par ultra-son

120kHz(enfonctiondesespèces)

humains

Définition

Gammedefréquence

Pascal MASSON

6 videde(ouàtraversdudoublevitrage)

1500m/sdansetde5600m/sdans.

1. Distance par ultra-son

1.1.Leson

Visualisationdelapropagationduson

Pascal MASSON

7 encorelatempérature. donnéepar: (TenC)

T6,0300c T20c

(TenKelvin)

1. Distance par ultra-son

1.1.Leson

Facteursquimodifientlavitesseduson

Pascal MASSON

8 inférieureàI0=1012W.m2 récepteur,sonoreapourexpression: S PI

1. Distance par ultra-son

1.1.Leson

Intensitésonore

Pascal MASSON

9

Leniveausonore,notéL,estune

comparaisonentresonore

Ietsonoreminimaleque

peutpercevoir,I0.

Ilendécibel(dB)et

correspondà: 0I

Ilog.10L

1. Distance par ultra-son

1.1.Leson

Niveausonore

Pascal MASSON

10

Lamiseenéquationdecesignal:

t V TP tF2cos.AVP A

Onpeutchangerdereprésentation

graphiqueenneconservantquela fréquenceetdusignal F V FP A 0

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

11 note. parleur. distance0

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

12 note. distance parleur. longueuretnotée(enm). 0

1. Distance par ultra-son

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

Pascal MASSON

13 distance0 PPF cc.T O

1. Distance par ultra-son

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

Pascal MASSON

14 distance0 PPF cc.T O

1. Distance par ultra-son

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

Pascal MASSON

15 distance0 PPF cc.T O

1. Distance par ultra-son

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

Pascal MASSON

16 distance0 PPF cc.T O

Lalongueurdecettenotedansestde3.4m

1. Distance par ultra-son

1.2.Notiondefréquence(etdelongueur

Pascal MASSON

Signal

17

1.3.Compositionson

1. Distance par ultra-son

DécompositionensériedeFourier

Pascal MASSON

18 -4 -2 0 2 4

00.0010.0020.003

Unsignalcarrésedécomposeen

sommedesinusoïdesetde fréquencesdifférentes F A

F03F05F07F0

1. Distance par ultra-son

1.3.Compositionson

DécompositionensériedeFourier

Pascal MASSON

19

Unsignalcarrésedécomposeensomme

desinusoïdesetde fréquencesdifférentes

LafréquencelaplusbassenotéeF0

lefondamental.Savaleurestde

440Hzpourlanote"LA3»

delanote)

1. Distance par ultra-son

DécompositionensériedeFourier

F A

F03F05F07F0

1.3.Compositionson

Pascal MASSON

celuipianoouencorecornemuse 20

1. Distance par ultra-son

Musicalité

1.3.Compositionson

Pascal MASSON

21

Clarinette

Xylophone

1. Distance par ultra-son

Enveloppeson

1.3.Compositionson

identifiables

Pascal MASSON

22

1. Distance par ultra-son

Enveloppeson

1.3.Compositionson

L'enveloppelapluscourantedansles

SustainRelease(AttaqueChuteEntretien

clavier,ellepermetdemodulerlesonde

Pascal MASSON

23

1. Distance par ultra-son

Quelquesnotesdemusique

1.3.Compositionson

Pascal MASSON

24

1.4.PrésentationdumoduleHC-SR04

Matériel

utiliseronsleHC-SR04.

Ilcomprend2haut-parleurset

utiliséeaunefréquencede40kHz. degestiondeshaut- intégréeaumodule

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

25

Matériel

Ilya1sortie:Echo

1.4.PrésentationdumoduleHC-SR04

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

26

Exempledemontage

INPUT

OUTPUT

1.4.PrésentationdumoduleHC-SR04

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

27

Fonctionnement

µssurTrig

Lemoduleenvoiealors8impulsionssonores

autempsquemettentles8impulsionspourfaire Trig

Haut parleur T

Haut parleur R

Echo T T

1.4.PrésentationdumoduleHC-SR04

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

28

Déterminationdeladistance

Echo temps

Onendéduitladistanceencm:

temps.017.0034.02 tempscetandis

1.4.PrésentationdumoduleHC-SR04

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

29

1.5.Lesnouvellesfonctions

durantXµs

LOW-HIGH.Letempspourdeestde1s.Au-

digitalWrite(trig, HIGH); // génération de l'impulsion Trig de 10 µs delayMicroseconds(10); digitalWrite(trig, LOW); lecture_echo = pulseIn(echo, HIGH); // lecture de la longueur temporelle de l'impulsion Echo

1. Distance par ultra-son

de.Siletempsestdépassé,lavaleur retournéeest0

Pascal MASSON

30

1.6.LibrairieduHC-SR04

Nouvellesfonctions

cm=sonar.ping_cm();

NewPing sonar(trig, echo, 200);

Cettelibrairiedenouvellesfonctions

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

31
estvide Serial.println("Souhaitez-vous la valeur en cm de la distance Y/N ?"); test = Serial.read(); //on lit le 1er caractère du buffer if (test == 'Y') { Serial.print(cm); //envoi de la distance à l'ordinateur

Serial.println(" cm");}

arduinovialeportsérie.

Nouvellesfonctions

1.6.LibrairieduHC-SR04

1. Distance par ultra-son

Pascal MASSON

32

2. Distance par laser

Tempsdevol

2.1.Méthodesdemesure

Pascal MASSON

33

2. Distance par laser

Mesureangle

2.1.Méthodesdemesure

Pascal MASSON

34

2.2.LemoduleVL53L0X

Ilpermetdemesurerdesdistances40m

avecuneprécisionde1cm

Présentation

2. Distance par laser

Pascal MASSON

35

2.3.LemoduleTFmini

Ilpermetdemesurerdesdistances40m

avecuneprécisionde1cm

Présentation

2. Distance par laser

Pascal MASSON

36

2.4.Lemodulelidarlite3

Lidar lite 3

LIDAR-Lite 3 (LLV3HP)

Ilpermetdemesurerdesdistances40m

avecuneprécisionde1cm

Ilpeuteffectuer500mesuresparseconde

(i.e.500Hz)et1kHzpourleLLV3HP

Laserde940nmdeclasse1

IlestcommandableparbusI2CouenPWM

ladétectionindustrielle

Présentation

2. Distance par laser

Pascal MASSON

37

MontageavecI2C

dedécouplage)

2.4.Lemodulelidarlite3

2. Distance par laser

Pascal MASSON

38

LalibrairieLIDARlite.h

2.4.Lemodulelidarlite3

2. Distance par laser

Pascal MASSON

39

LalibrairieLIDARlite.h

2.4.Lemodulelidarlite3

2. Distance par laser

Pascal MASSON

40

3.1.Principedefonctionnement

3. Détecteur de proximité / ligne

LED

Phototransistor

peuxaussiêtreuneligneàsuivre

Pascal MASSON

Ilestévidentquehumainnepeutpasfairela

41

3.2.DiodesetphototransistorsIR

0,20,81,20,40,61,0

IR proche [0.78; 3 µm]

3. Détecteur de proximité / ligne

DiodesIR

quide0.78µmà5mm

Pascal MASSON

DanslecasdesphototransistorsIR,labase

sensible(oupresque)unelongueur 42
phototransistoraveclesautreslongueurs

3.2.DiodesetphototransistorsIR

3. Détecteur de proximité / ligne

PhotransistorsIR

àlalumière.

Pascal MASSON

43
IR LED Ph_TR 5 V 0 V

Poussoir

Vin Vout faitpasintervenir(saufpour

SiVin=1alorsVout=1etsiVin=0alorsVout=0

Montagedebase

150
150
10 k

3.3.RéalisationdétecteurIR

3. Détecteur de proximité / ligne

Pascal MASSON

44
IR 5 V 0 V

Poussoir

Vin grandepourêtrecomprisecommeun1logique

Améliorationdumontage

3.3.RéalisationdétecteurIR

3. Détecteur de proximité / ligne

Pascal MASSON

45

Onpeutaussiaugmenterlecourantquisortdu

phototransistoravecunmontageDarlington Ph_TR 5 V 0 V

Surceprincipe,ilexistedescomposantsqui

intègrentdéjàdesamplificateurs.

3.3.RéalisationdétecteurIR

3. Détecteur de proximité / ligne

Améliorationdumontage

Pascal MASSON

réception. 46

Montagefinal

IR Ph_TR

3.3.RéalisationdétecteurIR

3. Détecteur de proximité / ligne

Pascal MASSON

47
information

Montagefinal

IR Ph_TR

3.3.RéalisationdétecteurIR

3. Détecteur de proximité / ligne

Pascal MASSON

48
informationquotesdbs_dbs13.pdfusesText_19

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