Robotino® STI2D, robot pédagogique communicant pour STI2D (SIN, ITEC)

Robotino® STI2D, robot pédagogique communicant pour STI2D (SIN, ITEC)

Le concept

Depuis quelques années, la robotique a pris un essor sans précédent. En effet, de plus en plus d’applications industrielles sont développées et proposées utilisant des robots, notamment des robots mobiles. Ces derniers sont très souvent utilisés pour les applications suivantes :

  • Surveillance
  • Déminage
  • Accès à des lieux où l’homme ne peut se rendre
  • Exploration dans l’espace
  • Logistique industrielle

Robotino  est conforme à l’approche  préconisée en Bac STI2D :

  • Communication (Wifi, Ethernet)
  • Mesures, asservissements
  • Visualisation (caméra)
  • Simulation  (logiciels RobotinoSim, MatLab/Simulink)

Avec Robotino, de nombreux champs pédagogiques pour STI2D sont couverts.
L’environnement pédagogique  conçu autour des thèmes de « matière, énergie, information » inclut des travaux pratiques adaptés  tels que:

  • Cinématique
  • Encastrement
  • Trajectoire
  • Transmission d’énergie
  • Assemblage vissé

Le robot mobile ROBOTINO de Festo Didactic a été développé dans un esprit de système attrayant et ludique pour les élèves et étudiants, et met en oeuvre les technologies utilisées dans le monde de la robotique mobile.

Avantages

Robuste
Les trois unités de motorisation du Robotino® sont intégrées dans un solide châssis en inox soudé par laser. Le châssis est protégé contre les collisions par une structure en caoutchouc intégrant un détecteur. De nombreux composants additionnels, tels que capteurs ou dispositifs de manipulation, peuvent se fixer sur une plate-forme prévue à cet effet.

Système de motorisation très performant
Sa motorisation omnidirectionnelle permet au Robotino® de se déplacer dans toutes les directions, en avant, en arrière et « en crabe », ainsi que de tourner sur place. Trois robustes moteurs industriels à courant continu dotés d'un codeur optique à résolution de 2048 incréments par tour et d‘un réducteur à démultiplication de 1:16 lui permettent d‘atteindre une vitesse allant jusqu‘à 10 km/h.

Enfin, pour chaque groupe moteur, une roue suédoise est utilisée afin d’obtenir une capacité de mouvement optimale.

Une bonne vue
Le châssis comporte neufs capteurs de distance à infrarouge. Un capteur inductif analogique et deux capteurs optiques sont en outre disponibles pour permettre au Robotino® de détecter et de suivre, par exemple des itinéraires prédéfinis sous forme de ruban d'aluminium ou de ligne de couleur.

Le Robotino® est livré avec une caméra Web couleur à compression jpeg

Sans répit
L'alimentation en tension est assurée par deux accumulateurs plomb-gel étanches de 12 V, assurant une autonomie de deux heures. Un second jeu d'accumulateurs étanches est déjà fourni d'origine. Le système est arrêté automatiquement en temps voulu, si la charge est trop faible.

La fourniture comprend aussi un chargeur et des cales sur lesquelles Robotino® peut être utilisé, même pendant la charge, pour des expériences portant sur les moteurs et la régulation électrique.

Une station de charge, à laquelle Robotino® peut venir s'alimenter de manière autonome, est également disponible sur demande.

Accès direct

Avec le clavier à membrane intégré dans le boîtier de commande, le Robotino® peut également être piloté sans Wi-Fi. Le menu suivant est ainsi proposé :

  • Démarrage initial de l'ordinateur de commande
  • Sélection de la langue (DE, EN, ES, FR)
  • Informations de l'état
  • Indication d'état des batteries
  • Configuration des liaisons réseau
  • Sélection de programmes de démonstration autonomes
  • Démarrage de programmes utilisateur autonomes

Programmation graphiqueProgrammation graphique aisée, évolutive et puissante

Le Robotino peut être programmé avec différents langages (voir ci-dessous). Cependant, pour faciliter la prise en main du Robotino, Festo Didactic propose un logiciel de programmation graphique : RobotinoView 2.

Ce logiciel permet à la fois une prise en main aisée mais aussi, de par la richesse de sa bibliothèque, permet de programmer des applications très complexes. Son principe repose sur le fait d’utiliser des blocs graphiques, de les relier entre eux afin de donner une « intelligence » au Robotino. Par communication Wifi ou bien en téléchargeant votre programme dans le Robotino, vous le piloterez afin qu’il réalise ce que vous souhaitez.

Les principales caractéristiques de ce logiciel :

  • Interaction directe par Wifi avec le robot mobile sans aucune compilation
  • Librairie de blocs de fonctions très étendue
  • Affichage en temps réel des entrées et des sorties de blocs de fonctions
  • Affichage de fenêtre de paramétrage pour chaque bloc de fonctions afin de changer les paramètres internes à Effet en temps réel
  • Une stricte séparation entre:
      • Les blocs de fonctions „outils“
      • Les blocs de fonctions „Hardware“
  • Plusieurs programmes peuvent fonctionner simultanément et s‘échanger des données
  • Un design proche de celui de „Windows Explorer“
  • Outil pour créer ses propres fonctions C++
  • Editeur de fonction
  • Programmation en GRAFCET
  • Intégration de plusieurs matériels dans une application où une application peut contrôler plusieurs Robotinos en même temps
  • Outil pour créer une communication OPC
  • Outil pour télécharger toute l‘application dans le Robotino à Le Robotino est autonome

Environnement de programmation ouvert

Le cœur de la commande PC 104 est un système d'exploitation Linux temps réel, mis à disposition sur une carte CF de 1 Go. Il communique via une interface série avec la nouvelle platine de commande EA09 pour exploiter les données des capteurs et piloter les unités motrices de Robotino ®. Il peut communiquer directement avec un programme Linux sur le PC 104 ou via Wi-Fi, avec Robotino® View ou d'autres applications PC externes :

  • API avec bibliothèque de programmation en .Net, C++, C, C# et JAVA
  • Nombreux exemples de programme illustrant l'utilisation de l'API
  • Mise à jour en ligne du système d'exploitation de Robotino® via Wi-Fi
  • Téléchargement de programmes Robotino® View 2 sur le PC 104
  • Débogage en ligne sur PC Windows de programmes Robotino® View 2 se trouvant sur le PC 104 via Wi-Fi
  • Communication de données via Wi-Fi entre application Robotino® View 2 sur PC Windows et un programme Robotino® View 2 se trouvant sur la commande Robotino®
  • Programmation LabView
  • Programmation MatLab Simulink

Matlab&simulink_500px.jpg 

  • Modélisation SysML : la suite logicielle IRAI permet de réaliser des projets SysML allant jusqu'à la génération de code pour le robot Robotino de Festo. Le code ainsi généré peut être directement téléchargé sur le robot en WIFI et le mode connecté permet d'observer l'évolution du programme en dynamique pendant le fonctionnement du robot.

Logo IRAI_214px.jpg

Platine de commande EA09

La platine de commande EA09 constitue une initiation professionnelle à la régulation de moteurs électriques. Elle remplace la carte d'E/S standard de la première version de Robotino®.

Le cœur de cette platine est constitué d'un microcontrôleur 32 bits qui génère directement les signaux modulés en largeur destinés au pilotage de quatre moteurs à courant continu. Les communications avec le PC 104 passent, pour des raisons de compatibilité, par la même interface série que sur la première version de Robotino®.

Évolutivité

La platine de commande comporte en outre les circuits ci-après en vue des futures extensions :

  • 8 entrées analogiques 0 – 10 V, 50 Hz
  • 8 entrées/sorties TOR (24V, protégées contre les courts-circuits et les surcharges)
  • 2 relais pour actionneurs additionnels

Régulation

La platine de commande EA09 a été dotée d'une carte d'interface mettant à disposition quatre interfaces Ethernet dont une directement accessible de l'extérieur. Le logiciel de contrôle EA09View fourni, permet d'échantillonner les données de régulation du moteur (valeurs de consigne et valeurs effectives, valeurs de tension et de courant) à une fréquence de 1 KHz et de les visualiser afin de pouvoir analyser en détail le paramétrage des régulateurs PID des moteurs.

Scénario Hardware-in-the-Loop

Si vous avez créé, sous MatLab p. ex., votre régulateur de moteur personnel, vous pourrez piloter les moteurs de Robotino® avec ce régulateur logiciel via l'interface Ethernet. L'API MatLab nécessaire pour communiquer avec la platine de commande EA09 fournie.

Robotino, un ensemble complet  prêt à être utilisé

La fourniture se compose de :

  • 1 x Robotino
  • Systainer
  • Logiciel de programmation et simulation
  • Chargeur
  • 2 batteries supplémentaires

Résumé des principales caractéristiques et des composants du Robotino :

  • Robot mobile : Chassis rond en inox et trois unités de motorisation omnidirectionnelle
      • Diamètre : 370 mm
      • Hauteur, habillage compris : 210 mm
      • Poids total : env. 11 kg
  • Chassis avec :
      • Structure de protection en caoutchouc intégrant un détecteur anticollision
      • 9 capteurs de distance analogiques à infrarouge
      • Capteur inductif analogique
      • 2 capteurs optiques numériques
      • Caméra Web couleur à interface USB et compression jpeg
  • Commande : PC 104 plus embarqué avec OS Linux Ubuntu temps réel et nombreuses interfaces de communication :
      • Ethernet, 2 x USB, 2 x RS232, port parallèle et connecteur VGA
      • Point d'accès Wi-Fi performant avec antenne, conforme à 802.11g et 802.11b. Basculable en mode client. Cryptage WPA2 en option.
  • Platine de commande EA09 
      • Pilotage de quatre moteurs à courant continu
      • Interface Ethernet pour accès externe direct à la régulation des moteurs
      • Deux connecteurs d'E/S à 20 broches pour l'intégration de composants électriques additionnels
  • Pour le logiciel de programmation du Robotino, Robotino® View 2, la configuration requise est:
      • PC avec Win 2000/XP SP2/VISTA/Windows 7

Dossier pédagogique

Le Robotino est livré avec un dossier pédagogique complet contenant :

  • De nombreux TPs évolutifs
  • Dossier technique complet avec fiches techniques de chaque composant
  • Exemples de programmes sous RobotinoView2
  • Vidéos, animations

Remarque : En plus de ce dossier pédagogique, sur demande, un dossier pédagogique spécial « SI » est fourni.

Activités pédagogiques

  • La logique / La logique de commande
  • Etude de capteurs / Etalonnage de capteurs
  • Etude mécanique
  • Etude cinématique
  • Traitement de l’image
  • Utilisation d’outils de robotique
  • Asservissement de position (Odométrie)
  • Asservissement de vitesse
  • Calcul de distance mesurée
  • Navigation
  • Etude de trajectoire
  • Echange de données / Serveur OP

Référence: 567300
Des vidéos de Robotino sont disponibles sur YouTube (mot clé « Robotino ») montrant les nombreuses applications possibles.