T-Quad

Robot multi-activités




Avant T-Quad, vous aviez besoin d'un robot différent pour chaque application: un robot 4 roues, un robot 2 roues, un robot gyropode,...
Avec T-Quad
, vous pouvez faire tout ceci avec un seul robot.



T-Quad with Mecanum Wheels

T-Quad avec 4 x roues Mecanum

T-Quad peut être utilisé dans différentes configurations.

Sur la gauche, nous utilisons 4 roues Mecanum. Avec ces dernières, le robot peut non seulement avancer, reculer et tourner, mais il peut aussi se translater vers la gauche ou vers la droite ! En fait, en fonction de la combinaison des vitesses de rotation des roues, tout type de mouvement est possible.

A droite, une Raspberry Pi a été ajoutée au robot. Vous pouvez l'utiliser pour ajouter des fonctionnalités de communication performantes (Wifi, streaming vidéo en temps-réel) ou de contrôle de haut niveau (évitement d'obtacles, reconnaissance d'objets,...) dans différents langages (Python par exemple).
Vous pouvez utiliser presque tout type de mini-ordinateur (pas seulement une Raspberry Pi ; cela peut être également, par exemple,une BeagleBone Black, un pcDuino, un C.H.I.P., un Odroid,...) à condition qu'il possède une liaison i2c, quelque soit le niveau de tension (3.3V ou 5V).

T-Quad with Raspberry Pi

T-Quad avec 4 roues Mecanum et une carte Raspberry Pi



T-Quad with Ballcaster

T-Quad avec 2 roues normales, une boule omni-directionnelle et une carte Raspberry Pi

T-Quad peut aussi être utilisé avec des roues standard.

A gauche, il fonctionne d'une façon classique avec une boule omni-directionnelle pour fournir un 3ème point d'appui.

A droite, vous pouvez le voir dans une configuration "gyropode". T-Quad intègre différents capteurs (voir ci-dessous) permettant ce type de contrôle avancé.
Nous avons également ajouté une fonctionnalité très sympa: le capteur ultrasons est monté sur un support dont l'angle est modifiable manuellement. Quelque soit l'orientation du robot (horizontal ou vertical), il suffit de faire pivoter le support pour que ce capteur de distance (de même que la Webcam optionnelle, absente sur la photo) soit utilisable !

T-Quad in self-balancing mode

T-Quad en mode gyropode


Les différents éléments du robot sont détaillés ci-dessous:

 

T-Quad dans notre boutique


T-Quad est architecturé autour d'un shield robotique pour Arduino Mega 2560, avec de nombreuses fonctionnalités:

  • 4 x moteurs à courant continus, 6V, avec codeurs incrémentaux
  • Mesure de courant sur les 4 moteurs (pour l'identification de leurs paramètres physiques)
  • MPU9250 (accéléromètre 3 axes, gyroscope 3 axes, magnétomètre 3 axes)
  • HC-SR04 (capteur ultrasons pour la mesure de distance) monté sur un support orientable
  • 3 x capteurs infrarouges pour les applications de suivi de ligne
  • Différentes configurations de roues:
    • 4 x roues mecanum (roues holonomes permettant la translation dans toutes les directions)
    • 2 x roues standard + boule omni-directionnelle
    • 2 x roues standard (gyropode)
  • Ecran OLED pour l'affichage avancé de messages
  • 2 x interrupteurs permettant de gérer facilement 4 modes de fonctionnement
  • Batterie LiPo 7.4V ou NiMH 7.2V
  • Mesure de la tension fournie par la batterie
  • Socket XBee pour les communications simples Wifi et/ou Bluetooth
  • 2 x sockets i2c (3.3V et 5V)
  • Convertisseur DC-DC 5V / 1A pour d'éventuels éléments additionnels
  • Fonctionnalités optionnelles de communication avancée via l'ajout d'un mini-ordinateur
    • Plateau en plexiglas transparent fourni pour le montage
    • Webcam

De nombreuses activités sont possibles (programmes open-source pour l'Arduino et le mini-ordinateur):

  • Identification des paramètres des moteurs (à partir des mesures des courants et vitesses en boucle ouverte)
  • Commande des moteurs en tension
  • Asservissement des moteurs en vitesse
  • Asservissement des moteurs en position
  • Contrôle du robot en configuration "roues mecanum"
  • Contrôle du robot en configuration classique
  • Contrôle du robot en configuration gyropode
  • Passage automatique du mode classique au mode gyropode et inversement (verticalité détectée par l'accéléromètre)
  • Suivi de ligne (utilisation des capteurs infrarouges)
  • Translation latérale avec suivi de la distance avec le mur faisant face au robot (utilisation du capteur ultrasons)
  • Evitement d'obstacles (utilisation du capteur ultrasons)
  • Suivi de pente (utilisation de l'accéléromètre)
  • Suivi de cap (utilisation du magnétomètre)
  • Gestion de l'écran OLED (affichage de messages variés relatifs aux différents capteurs)
  • Communication i2c avec l'IMU (MPU9250), un mini-ordinateur optionnel ou n'importe quel autre appareil externe
  • Pilotage en Wifi
  • Télémétrie des données par Wifi (nécessite une carte pcDuino ou Raspberry Pi)
  • Streaming vidéo temps-réel de la Webcam (optionnelle) via un mini-ordinateur (optionnel)
  • Suivi de couleur grâce à l'utilisation de la Webcam (optionnelle) et d'OpenCV, installé sur un mini-ordinateur (optionnel)
  • Utilisation ou création de panneaux de contrôle et de visualisation avec MyViz
  • ... (liste non exhaustive)

 

Quelques vidéos:

Commande des moteurs en tension:

 

Asservissement des moteurs en vitesse:

 

Suivi de couleur:

 

Mode gyropode:

 

Programmation par machine à états finis :

 

Programmation avec l'API Python. La manoeuvre suivante est réalisée avec la commande:
TQuad.Mouvement(0, -0.2, 30, 1, 13)

 

Il est possible d'utiliser des formules dans les paramètres des commandes de l'API. Ainsi, la manoeuvre suivante est réalisée avec la commande:
TQuad.Mouvement('0.2*math.cos(t)', '0.2*math.sin(t)', 0, 0, 10)



Comparaison entre les différentes versions de T-Quad:

 

T-Quad Lite
avec pcDuino

ou Raspberry Pi
et Webcam

Nombre de moteurs
2
2
2
4
4
4
Programmation en C/C++ (Arduino)
Programmation en Python
API de programmation
Programmation par machines à états finis
Identification des paramètres des moteurs
Commande des moteurs en tension
Asservissement des moteurs en vitesse
Asservissement des moteurs en position
Contrôle du robot en configuration "roues mecanum"
Contrôle du robot en configuration classique
Contrôle du robot en configuration gyropode
Passage automatique du mode classique au mode gyropode et inversement
Suivi de ligne
Translation latérale avec suivi de la distance avec le mur faisant face au robot
Evitement d'obstacles
Suivi de pente
Suivi de cap
Gestion de l'écran OLED
Communication i2c avec l'IMU
Pilotage en Wifi
Télémétrie des données par Wifi
Streaming vidéo temps-réel de la Webcam (optionnelle) via un mini-ordinateur
Suivi de couleur via la Webcam (optionnelle) avec OpenCV sur un mini-ordinateur
Programmation en Python par machine à états finis

 

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