ateliers:robot_arduino

Différences

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ateliers:robot_arduino [2023/06/11 14:22] – supprimée - modification externe (Unknown date) 127.0.0.1ateliers:robot_arduino [2023/07/24 14:46] (Version actuelle) – citrouilleorange
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 +===== Robot Arduino =====
 +{{https://labovilleurbanne.fr/blog/wp-content/uploads/2023/02/20180928_05_MOD-1200x884.jpg?900}}
 +==== Intro ====
 +
 +Présentation du LOV (Laboratoire Ouvert villeurbannais). 
 +
 +Présentation du fonctionnement d'un fablab. 
 +
 +Qu'est-ce qu'un fablab ? 
 +
 +Présentation de l'association et présentation des adhésions, des projets en cours. 
 +
 +Cet atelier est un atelier pilote. 
 +
 +C'est le premier atelier expérimental effectué au sein du Lab. 
 +
 +==== Objectifs ====
 +Cet atelier a pour objectif de comprendre les bases de programmation et de l'électronique et de bidouillage à partir d'une carte Arduino. A partir de modèle Open-source, nous développerons un robot. Nous serons amener par la suite à l'augmenter et à l'améliorer.
 +
 +==== Public ====
 +Débutant n'ayant pas de prérequis en informatique ni en électronique. Enfants et adolescents (8-18ans).
 +
 +
 +====Pré-requis====
 +===Logiciel===
 +Arduino : https://www.arduino.cc/
 +
 +---
 +
 +===Matériel===
 +
 +{{:ateliers:ff.png?600|}}
 +
 +  * Carte Arduino etc...
 +  * 1 x Shield
 +  * 1 x BreadBoard
 +  * 1 x LED
 +  * 1 x châssis de voiture (cf. découpage laser)
 +  * 2 x moteur a engrenages 
 +  * 2 x roue de voiture (cf. Impression 3d) 
 +  * 2 x capteur de vitesse (optionnel)
 +  * 2 x attaches 
 +  * 1 x roue universelle 
 +  * 1 x tournevis 
 +  * 1 x boite de la batterie 
 +  * 10 x vis nécessaires et noix
 +
 +---
 +
 +===Pièces 3d à imprimer DIY===
 +
 +**Clips moteur:** https://www.thingiverse.com/thing:750963
 +
 +{{:ateliers:2wdmount-left_preview_featured.jpg?400|}}
 +
 +**Roues:** https://www.thingiverse.com/lluiscolomer/about
 +
 +{{:ateliers:e4d309aee797010f7962010d51102811_preview_featured.jpg?400|}}
 +
 +**Châssis en 3D:** https://www.thingiverse.com/thing:1011890
 +
 +{{:ateliers:frame_preview_featured.jpg?600|}}
 +
 +**Roue avant**
 +
 +{{:ateliers:4b463275e89caa7c0bc5452119beeb60_preview_featured.jpg?200|}}
 +{{:ateliers:24f7ccc1978b127b019495800edf43cc_preview_featured.jpg?200|}}
 +{{:ateliers:87d1fa7950b544043a0e384d335953ec_preview_featured.jpg?200|}}
 +
 +---
 +
 +=== Pièce à découper ===
 +
 +**Plateau / Châssis**
 +
 +{{:ateliers:01a.png?600|}}
 +
 +
 +
 +==== I. Présentation de la carte Arduino ====
 +
 +{{:ateliers:arduino-uno_details.png?500|}}
 +{{:ateliers:10-arduino-uno-board-front-view-and-explanation-of-pins-see-appendix-a-for-the-full.png?400|}}
 +
 +Explications basiques sur l'intérêt de piloter un circuit électrique avec un ordinateur.
 +
 +Présenter la carte arduino: carte qu'on connecte avec un câble USB à un PC et qui peut piloter ou lire des signaux électriques, pour lire ou écrire ces signaux on utilise le logiciel Arduino IDE.
 +
 +Présenter Arduino IDE: on écrit du code, le code est transformé et envoyé à la carte qui le mouline.
 +Deux blocs indispensables pour faire un programme: ''setup()'' quand la carte démarre et ''loop()'' qui tourne à l'infini.
 +
 +Exercice pour les participants: lancer l'IDE, faire le montage du tutoriel Blink et le faire fonctionner avec la LED intégrée (sortie 13).
 +
 +<code cpp>
 +void setup() {
 +  pinMode(13, OUTPUT);
 +}
 +
 +void loop() {
 +  digitalWrite(13, HIGH);
 +  delay(500);
 +  digitalWrite(13, LOW);
 +  delay(500);
 +}
 +</code>
 +
 +Exercice 2: le refaire avec la plaque à trous avec une LED externe branchée sur une autres sortie( par exemple la pin 12).
 +
 +==== II. Notions de base ====
 +
 +
 +Exemple :  
 +Montrer qu'on peut allumer une LED avec une pile en série avec une résistance.
 +Montrer que ça ne marche pas dans l'autre sens (principe d'une diode)
 +Expliquer les notions de continuité, montrer une plaque à trou, montrer les trous qui sont connectés et ceux qui ne le sont pas.
 +
 +
 +__Exo n°1:__ 
 +Allumer la LED avec une plaque à trous. 
 +Laisser les gens chercher comment marche une plaque à trous.
 +
 +**Matériel nécessaire :** 
 +- Une LED 
 +- Une breadboard
 +- Deux mini câbles
 +- Une carte Arduino
 +- Un câble USB ou une pile
 +
 +
 +{{:ateliers:untitled_sketch_2_bb.jpg?900|}}
 +
 +
 +==== III. Un peu plus loin avec la carte Arduino ====
 +
 +Expliquer les sorties (exemple avec LED pin 12) et les entrées (exemple avec un bouton pin 2).
 +
 +
 +<code cpp>
 +void setup() {
 +  pinMode(12, OUTPUT);
 +  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
 +}
 +
 +void loop() {
 +  if(digitalRead(2) == LOW) {
 +    digitalWrite(12, HIGH);
 +    delay(50);
 +    digitalWrite(12, LOW);
 +    delay(50);
 +  }
 +}
 +</code>
 +
 +__Exercice:__ faire un programme qui clignote un signal SOS avec une LED quand on appuie sur un bouton.
 +
 +**Aide >** {{:ateliers:lalphabet-morse_0_730_457.png?400|}}
 +
 +
 +
 +Puis alimenter un moteur directement avec une pile.
 +
 +
 +
 +
 +{{:ateliers:pile-lithium-9v-er9-v.jpg?300|}}
 +
 +{{:ateliers:untitled_sketch_2_bb.jpg?900|}}
 +==== V. Présentation du shield pour piloter les moteurs ====
 +
 +Expliquer pourquoi on ne peut pas connecter directement un moteur à la carte Arduino.
 +
 +Démo avec un moteur, avancer puis reculer avec une temporisation.
 +
 +<code cpp>
 +#include <AFMotor.h>
 +
 +AF_DCMotor motor(1, MOTOR12_64KHZ); // Créer le moteur #2, PWM à 64KHz
 +
 +void setup() {
 +  motor.setSpeed(128);     // Mettre la vitesse à 200 (max 255)
 +}
 +
 +void loop() {
 +  motor.run(FORWARD);      // mettre en marche avant (forward)
 +  delay(1000);
 +
 +  motor.run(BACKWARD);     // Dans l'autre sens
 +  delay(1000);
 +
 +  motor.run(RELEASE);      // Arrêt
 +  delay(1000);
 +}
 +</code>
 +
 +Expliquer le principe d'une bibliothèque de fonction ( #include ) : mode d'emploi pour la carte arduino : elle saura quoi faire des instruction qu'on lui donne pour utiliser les moteurs et leur contrôleur.
 +
 +Expliquer pourquoi un mécanisme de réduction est nécessaire. Présenter les modules moteurs.
 +Expliquer comment on les utilise pour faire un châssis.
 +
 +Connecter le moteur 1 à la carte, connecter une pile de 9V et placer le jumper PWR (pour que les moteurs soient alimentés via le 9V de l'Arduino).
 +
 +Exemple avec des boutons connectés sur A0 et A1:
 +
 +<code cpp>
 +#include <AFMotor.h>
 +
 +AF_DCMotor motor(1, MOTOR12_64KHZ);
 +
 +void setup() {
 +  motor.setSpeed(128);
 +  pinMode(A0, INPUT_PULLUP);
 +  pinMode(A1, INPUT_PULLUP);
 +}
 +
 +void loop() {
 +  if(digitalRead(A0) == LOW){
 +    motor.run(FORWARD);
 +    delay(2000);
 +  } else if(digitalRead(A1) == LOW){
 +    motor.run(BACKWARD);
 +    delay(2000);
 +  } else {
 +    motor.run(RELEASE);
 +  }
 +}
 +</code>
 +==== VII. Construction du robot ====
 +
 +{{:ateliers:arduino-car-robot-chassis.jpg?600|}}
 +
 +Montage de l'arduino dans le châssis, connexion.
 +
 +Exercice: faire avancer, reculer, tourner le robot autour d'un obstacle fixe (utiliser des delays pour coder un chemin en dur).
 +==== VIII. Récupérer des informations avec le moniteur série ====
 +
 +<code cpp>
 +#include <AFMotor.h>
 +
 +AF_DCMotor motor(1, MOTOR12_64KHZ);
 +
 +void setup() {
 +  Serial.begin(9600);           // Initialiser la communication série à 9600 bauds
 +  Serial.println("Test Moteur!");
 +  
 +  motor.setSpeed(128);
 +  pinMode(A0, INPUT_PULLUP);
 +  pinMode(A1, INPUT_PULLUP);
 +}
 +
 +void loop() {
 +  if(digitalRead(A0) == LOW){
 +    Serial.println("en avant");
 +    motor.run(FORWARD);
 +    delay(2000);
 +  } else if(digitalRead(A1) == LOW){
 +    Serial.println("en arriere");
 +    motor.run(BACKWARD);
 +    delay(2000);
 +  } else {
 +    motor.run(RELEASE);
 +  }
 +}
 +</code>
 +
 +
 +==== IX. Capteur de luminosité ====
 +
 +Démo de résistance photo sensible avec le moniteur série:
 +
 +<code cpp>
 +void setup() {
 +  Serial.begin(9600);           // Initialiser la communication série à 9600 bauds
 +
 +  pinMode(A0, INPUT);
 +  digitalWrite(A0, HIGH);
 +}
 +
 +void loop() {
 +  Serial.println(analogRead(A0));
 +  delay(1000);
 +}
 +</code> 
 +
 +Exercice: placer deux résistances photo sensibles et faire avancer le robot dans la direction avec le plus de lumière.
 +==== X. Capteur de distance à Ultrasons ====
 +
 +<code cpp>
 +/* Constantes pour les broches */
 +const byte TRIGGER_PIN = A0; // Broche TRIGGER
 +const byte ECHO_PIN = A1;    // Broche ECHO
 + 
 +/* Constantes pour le timeout */
 +const unsigned long MEASURE_TIMEOUT = 25000UL; // 25ms = ~8m à 340m/s
 +
 +/* Vitesse du son dans l'air en mm/us */
 +const float SOUND_SPEED = 340.0 / 1000;
 +
 +void setup() {
 +   
 +  /* Initialise le port série */
 +  Serial.begin(9600);
 +   
 +  /* Initialise les broches */
 +  pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT);
 +  digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); // La broche TRIGGER doit être à LOW au repos
 +  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
 +}
 +
 +void loop() {
 +  
 +  /* 1. Lance une mesure de distance en envoyant une impulsion HIGH de 10µs sur la broche TRIGGER */
 +  digitalWrite(TRIGGER_PIN, HIGH);
 +  delayMicroseconds(10);
 +  digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW);
 +  
 +  /* 2. Mesure le temps entre l'envoi de l'impulsion ultrasonique et son écho (si il existe) */
 +  long measure = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, MEASURE_TIMEOUT);
 +   
 +  /* 3. Calcul la distance à partir du temps mesuré */
 +  float distance_mm = measure / 2.0 * SOUND_SPEED;
 +   
 +  /* Affiche les résultats en mm, cm et m */
 +  Serial.print(F("Distance: "));
 +  Serial.print(distance_mm);
 +  Serial.print(F("mm ("));
 +  Serial.print(distance_mm / 10.0, 2);
 +  Serial.print(F("cm, "));
 +  Serial.print(distance_mm / 1000.0, 2);
 +  Serial.println(F("m)"));
 +   
 +  /* Délai d'attente pour éviter d'afficher trop de résultats à la seconde */
 +  delay(500);
 +}
 +</code>
 +
 +
 +==== XI. Liens utiles ====
 +
 +Tuto Blink officiel: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/Blink/
 +
 +Datasheet atmega: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf
 +
 +Schéma arduino: https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-uno-schematic.pdf
 +
 +Motor shield: https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-motor-shield.pdf
 +
 +Schéma du motor shield: https://raw.githubusercontent.com/adafruit/Adafruit-Motor-Shield-for-Arduino/master/mshieldv12schem.png
 +
 +Doc HC-SR04: https://www.carnetdumaker.net/articles/mesurer-une-distance-avec-un-capteur-ultrason-hc-sr04-et-une-carte-arduino-genuino/
 +
 +Clips moteur: https://www.thingiverse.com/thing:750963
 +
 +Roues: https://www.thingiverse.com/lluiscolomer/about
 +
 +Chassis en 3D: https://www.thingiverse.com/thing:1011890
 +