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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTE DU GENIE ELECTRIQUE ET D’INFORMATIQUE DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE Mémoire de Fin d’Etudes de MASTER PROFESSIONNEL Domaine : Sciences et Technologies Filière : Génie électrique Spécialité : Automatique et informatique industrielles Présenté par Nabil LAMARA Thème Réalisation d’une commande d’un robot mobile Mémoire soutenu le / / 2016, devant le jury composé de : M Prénom NOM Grade, Lieu d’exercice, Président M Rabah MELLAH MCA, UMMTO, promoteur M Prénom NOM Grade, Lieu d’exercice, Examinateur M Prénom NOM Grade, Lieu d’exercice, Examinateur Département d’automatique, faculté de génie électrique et informatique, UMMTO. exÅxÜv|xÅxÇà Je tiens tout d’abord à remercier Dieu tous puissant, qui ma donné la force et la patience d’accomplir ce projet de fin d’étude. Je tiens à remercier mon promoteur Mr R.MELLAH pour son aide et ses conseils durant l’élaboration de ce projet. Je remercie également les membres de jury qui feront l’honneur de juger mon travail, d’apporter leurs réflexions et suggestions scientifiques. J’exprime ma très profonde gratitude à tous les ont contribué à ma réussite dans mes études. Mes remerciements les plus chaleureux s’adressent à ma famille qui ont tant Mes derniers remerciements s’adressent à tous ceu de loin à la réalisation de ce projet. exÅxÜv|xÅxÇà Je tiens tout d’abord à remercier Dieu tous puissant, qui ma donné la force et la patience d’accomplir ce projet de fin d’étude. Je tiens à remercier mon promoteur Mr R.MELLAH pour son aide et ses conseils durant l’élaboration de ce projet. Je remercie également les membres de jury qui feront l’honneur de juger mon travail, d’apporter leurs réflexions et suggestions scientifiques. J’exprime ma très profonde gratitude à tous les enseignants, et le personnel qui ont contribué à ma réussite dans mes études. Mes remerciements les plus chaleureux s’adressent à ma famille qui ont tant sacrifiés pour ma réussite. Mes derniers remerciements s’adressent à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la réalisation de ce projet. Je tiens tout d’abord à remercier Dieu tous puissant, qui ma donné la force et la Je tiens à remercier mon promoteur Mr R.MELLAH pour son aide et ses Je remercie également les membres de jury qui feront l’honneur de juger mon travail, d’apporter leurs réflexions et suggestions scientifiques. enseignants, et le personnel qui Mes remerciements les plus chaleureux s’adressent à ma famille qui ont tant x qui ont contribué de prés ou W°w|vtvx Pour compléter ma réussite je dédie ce travail à : A mes parents qui représente ma vie et mon bonheur, qui n’ont jamais cessé d’être là pour moi, et qui ne ménagent aucun effort pour ma réussite. A mes frères et sœurs et leurs enfants. A la mémoire de mes grands parents et mon oncle. A ma famille sans exception… A tous mes amis de prés ou de loin, à tous ceux qui ont fais partie de ma vie un jour… A tous mes copains de toujours, ceux d’enfance, de mon village de mon parcours scolaire de l’université, sans trop citer les noms si non j aurais pas de place pour mon mémoire. A toute personne qui ma aidé de prés ou de loin pour réussir ce modeste travail. Nabil Liste des figures Figure I.1. : Exemple d’un robot mobile. Figure I.2. : Exemple d’un robot manipulateur. Figure I.3. : Robot Curiosity. Figure I.4. : Schématique de déplacement du robot insectoide. Figure II.1. : Repérage d’un robot mobile. Figure II.2. : Les principaux types de roues des robots mobiles. Figure II.3. : Robot mobile de type unicycle. Figure II.4. : Centre instantané de rotation d’un robot de type unicycle. Figure II.5. : Robot mobile de type tricycle. Figure II.6. : Robot mobile de type voiture. Figure II.7. : Robot mobile de type omnidirectionnel. Figure III.1. : Structure générale de notre robot mobile. Figure III.2. : Le Châssis. Figure III.3. : Robot de surveillance à Chenilles. Figure III.4. : Les Roues du robot mobile. Figure III.5. : Principe de fonctionnement moteur DC. Figure III. 6. : Moteurs à courant continue. Figure III.7. : Moteurs pas à pas. Figure III.8. : Servomoteur. Figure III.9. : Fonctionnement d’un réducteur. Figure III.10. : Motoréducteur. Figure III.11. : Carte Arduino ATMega 2560. Figure III.11. : Alimentation de la carte arduino ATMega 2560. Figure III.12. : Les entrées/sorties de l’Arduino. Figure III.13. : Structure du pont en H. Figure III.14. : Rotation du moteur dans le sens. Figure III.15. : Rotation du moteur dans le sens. Figure III.16. : L293D et Diodes anti-retour. Figure III.17. : Broches du L293D avec deux moteurs sous Arduino. Figure III.18. : Capteurs proprioceptifs (odomètres). Figure III.19. : Accéléromètre. Figure III.20. : Gyroscope. Figure III.21. : Capteurs extéroceptifs (ultrason et infrarouge). Figure III.22. : Les zones de détection des capteurs infrarouge. Figure III.23. : Capteur GPS. Figure III.24. : Module HC-SR04. Figure III.25. : Bluetooth module hc-05 arduino. Figure III.26. : Présentation des parties principales du logiciel. Figure III.27. : Présentation de l interface. Liste des figures Figure IV.1. : Interface d’utilisateur du logiciel. Figure IV.2. : L’organigramme d’utilisation du logiciel. Figure IV.3. : Image de simulation sur logiciel proteus. Figure IV.4. : Programmation sur Arduino. Figure IV.5. : L’application android Bluetooth Rc Controler. Liste des tableaux Tableau II.1. : Comparaison des différents types de robots mobiles. Tableau III.1. : Caractéristiques électriques des transistors DB139 et DB140. Tableau III.2. : Commandes de L293D. Sommaire Introduction générale………..………………………………………………………………. Chapitre I : Robotique mobile I.1 : Introduction...................................................................................................................... I.2 : Les robots Mobiles………………………………………………………………...……. I.2.1 : Définition d’un robot mobile…………………………………………………………. I.2.2 : Etymologie du mot robot …………………………………………………….………. I.3 : La robotique………….…………………………………………………………………. I.3.1 : Définition de la robotique.............................................................................................. I.3.2 : Définition d’un système holonome……………………………………………………. I.4 : Types de robots…………………………………………………………….…………… I.4.1 : Les humanoïdes………………………………………………………..……………… I.4.2 : Robots manipulateurs…………………………………………………………………. I.4.3 : Robots mobile…………………………………………………………………………. I.4.3.1 : Grandes classe de la robotique mobile...................................................................…. I.4.3.2 : Mode de fonctionnement............................................................................................ I.4.3.3 L’automobile et la robotique…………………………………………………………. I.5 : Composantes d'un robot en général…………………………………………………….. I.5.1 : Exemple……….……………………………………………………………………… I.5.2 : Structure d’un robot mobile autonome……………………………………………….. I.6 : Programmation………………………………………………………………………….. I.7 : Historique………………………………………………………………………………. I.7.1 : Les origines de la robotique……………………………………………………… I.7.2 : Les premiers robots………………………………………………………………….. 7.3 : Dates marquantes de la robotique.................................................................................... I.8 : Usages…………………………………………………………………………………... I.9 : Problématique en robotique mobile.................................................................................. I.10 : Conclusion...................................................................................................................... 02 04 05 05 06 06 06 06 07 07 07 07 09 09 09 10 11 11 11 12 12 12 12 13 14 15 Sommaire Chapitre II : Commande et modélisation d’un robot mobile II.1 : Introduction..................................................................................................................... II.2 : Autonomie du robot mobile ……………………………………………………...……. II.3 : Structure de la commande d’un robot mobile………………………………………….. II.3.1 : Perception et modélisation de l’environnement …………………………….………. II.3.2 : Communication homme machine ...…………………………………………………. II.3.3 : Commande………….................................................................................................... II.4 : Navigation autonome d’un robot mobile ……………………………………………… II.4.1 : Localisation…………………………………………………………………………... II.4.2 : Planification et exécution de mouvements…………………………………………… II.4.3 : Suivi de trajectoire ………………………………………………...………………… II.4.4 Evitement d’obstacles et parking …………………………………..…………………. II.5 : Modélisation.................................................................................................................... II.5.1 : Définition……………….............................................................................................. II.5.2 : Repérage……………………………………………………………………………... II.5.3 : Classes de robots mobiles à roues……………………………………………………. II.5.3.1 : Disposition des roues et centre instantané de rotation…………………...………… II.5.3.2 : Robot mobile de type unicycle…………………………………………………….. II.5.3.3 : Robot mobile de type tricycle……………………………………………………… II.5.3.4 : Robot mobile de type voiture……………………………………………………... II.5.3.5 : Robot mobile de type omnidirectionnel…………………………………….……… II.5.3.6 : Comparaison des différents types ………………………………………………… II.5.4 : Conclusion................................................................................................................... Chapitre III : Conception et réalisation de la commande du rover 17 18 18 18 18 19 19 20 20 21 21 21 22 22 23 23 24 25 26 26 27 28 Sommaire III.1 : Introduction................................................................................................................... III.2 : Composants du robot mobile………………………………………………………….. III.2 .1 : Aspect mécanique....................................................................................................... III.2 .1.1 : Châssis..................................................................................................................... III.2 .1.2 : Moyens de locomotion ...............…………………………………………………. III.2.1.2 .1 : Les chenilles ……………………….................................................................... III.2.1.2 .2 : Les roues………………………………………………………………………… III.2 .1.3 : Les Moteurs………………………………………………………………………. III.2 .1.3 .1 : Moteur à courant continue ………………..…………………………………… III.2 .1.3 .1.1 : Principe de fonctionnement………………………………...………………… III.2 .1.3 .2 : Moteur pas à pas………………………………………………………………………..……. III.2 .1.3.3 : Servomoteur.....................................................................................................…. III.2 .1.3.4 : Motoréducteur ……………….............................................................................. III.2 .2 : Aspect Electronique ………………………………………………………………... III.2 .2.1 : Arduino…………………………………………………………………………… III.2 .2.1.1 : Présentation de l’Arduino..................................................................................... III.2 .2.1.2 : Présentation de la carte arduino Mega 2560 ………………………………….. III.2 .2.1.3 : Alimentation de la carte arduino ATMega 2560………………………………. III.2 .2.1.4 : Les mémoires de la carte arduino ATMega 2560 ……………..………………. III.2 .2.1.5 : La communication ………………….…………………………………………... III.2 .2.1.6 : Les broches d’entrées/sorties ............................................................................... III.2 .2.1.7 : Les caractéristiques techniques de l’arduino ATMega2560 ................................. III.2 .2.1.8 : Les bonnes raisons de choisir Arduino………………….………………………. III.2 .2.2 : Principe et structure du pont en H.…………………………………….………… III.2 .2.2.1 : L293(D)………………………………………………………………………… III.2 .2.2.2 : L298…………………………………………………………………………….. III.2 .2.2.3 : Caractéristiques techniques du composant L293(D)…………………………… III.2 .2.2.4 : Fonctionnement du L293(D)…………………………………………………… III.2 .2.3 : Les capteurs………………………………………………………………………. III.2 .2.3.1 : Les capteurs passifs………………..…………………………………………… III.2 .2.3.2 : Les capteurs actifs................................................................................................ 30 32 32 32 33 33 34 34 35 35 36 37 38 39 40 40 40 41 42 43 43 45 45 46 48 49 50 50 51 51 52 52 Sommaire III.2 .2.3.3 : Les capteurs proprioceptifs................................................................................... III.2 .2.3.3.1 : Odométrie…………………………………………………………………….. III.2 .2.3.3.2 : accéléromètre…………………………………………………………….…… III.2 .2.3.3.3 : Gyromètre…………………………………………………………………….. III.2 .2.3.3.4 : Gyroscope.......................................................................................................... III.2 .2.3.4 : Les capteurs uploads/Geographie/ lamara-nabil.pdf