Freenove 4WD Car
Il s'agit d'une voiture 4x4 Freenove, un WMR (Wheeled Mobile Robot) aux dimensions d'environ 25cmx15cm.
Le kit de montage de base se compose de :
- 4 roues motorisées non directrices (DC - 5V chacune) qui, prises par paire (roues de droite/roues de gauche), se comportent comme les roues d'une chenille, se déplaçant à la même vitesse;
- Senseur ultrasonique : c'est un émetteur et un récepteur d'impulsions. Le capteur émet des ultrasons qui rebondissent sur d'éventuels obstacles ou surfaces et reviennent à l'expéditeur qui les reçoit. Le temps d'envoi et de retour de l'onde est utilisé pour calculer la distance. Le capteur lui-même n'effectue aucun calcul, il transmet simplement les impulsions reçues, qui sont ensuite traitées par un logiciel spécial;
- Senseur de ligne avec 3 photodiodes pour détecter les différences de couleur sur des surfaces en noir et blanc et pour se déplacer le long d'un chemin marqué;
- 2 cartes superposées : l'une (Car shield) gère la distribution du courant aux différents composants et l'échange d'informations ; la seconde (Control board) traite les informations.
L'utilisation d'un tel WMR est particulièrement adaptée à l'enseignement et à l'introduction à l'ingénierie des systèmes et, dans un sens un peu plus large, à la robotique. En fait, il était initialement destiné aux étudiants participant à l'école d'été du projet SysE2021 qui s'est tenue en septembre 2021, qui ont assemblé le mini-véhicule et réglé ses paramètres pour trois tests de mouvement différents. Par la suite, les doctorants du laboratoire d'automatisation industrielle du DIBRIS (UniGe) en ont fait un objet d'étude et de recherche, en l'utilisant dans des simulations.
Des modifications ont été nécessaires pour l'école d'été SysE21 et l'utilisation ultérieure en laboratoire :
- Le passage d'un senseur frontal à ultrasons à un capteur laser. Pourquoi ce changement ? Parce qu’un capteur laser est plus précis et ne prend pas une seule mesure, mais une matrice de mesures : 4x4 ou 8x8 respectivement 16 et 64 mesures. Il est similaire aux capteurs déjà utilisés dans les voitures;
- Remplacement de la carte "Control Board" pour passer d'un microprocesseur tel que Arduino à un microcontrôleur programmable par le langage C ou par Simulink, ce qui est semblé plus éducatif pour les besoins du cursus. Cet élément a déjà été modifié lors de l'école d'été pour impliquer davantage les étudiants dans la programmation du contrôl. Pour les essais en laboratoire, cette carte a été remplacée à nouveau, ce qui a permis, grâce à la programmation en C, d'améliorer les performances et le contrôle du WMR, tout en résolvant certaines limitations dues au nombre de capteurs pouvant être gérés et à la fréquence d'exécution des opérations requises. Grâce à l'installation de cette nouvelle carte, il a également été possible d'ajouter un nouveau capteur Wi-Fi permettant de recevoir et de transmettre des données depuis un point d'accès. Évidemment, la gestion est plus compliquée : comme il n'y a pas de système d'exploitation, cet aspect est entièrement confié aux capacités de la composante humaine. L'avantage est une flexibilité majeure;
- Encodeur pour les roues arrière (ce point a également été ajouté lors de l'école d'été) Qu'est-ce que c'est et à quoi ça sert ? C'est un composant électromécanique capable de détecter un déplacement et une vitesse. Dans ce cas, le codeur est assemblé à une roue perforée, qui est à son tour fixée à la roue. Le codeur "compte" les trous pendant qu'il tourne. Les informations recueillies peuvent ensuite être traitées pour déterminer la distance parcourue (en fonction du nombre de rotations effectuées et du diamètre de la roue) et la vitesse de déplacement (le nombre de trous comptés dans un laps de temps donné est également ajouté au calcul);
- Module Wi-Fi : permet la communication avec le WMR ; envoie et reçoit des données à l'aide d'un PC ou d'un téléphone portable;
- Enveloppe des câbles avec une gaine en aluminium et un ruban isolant pour réduire les interférences entre le capteur et les moteurs.