kit de robot dessinateur (logique floue)

Transcription

kit de robot dessinateur (logique floue)
3494
26/ 11/99 - SC
NOTICE
TECHNIQUE
WAO-G
AVERTISSEMENT
Compte tenu du grand nombre de figures contenues dans la notice d’origine en langue anglaise, qu’il aurait été difficile de reproduire ici, cette traduction a été conçue pour être lue en même temps que cette notice d’origine.
Lorsque les mots à traduire sur une figure ne prêtaient pas à confusion, ils ont été placés à la suite les uns des autres,
à l’emplacement occupé par la figure au sein du texte. Lorsqu’un risque de confusion était envisageable, les positions relatives
des mots ont été rendues aussi analogues que possibles à celles de la figure originale.
Afin d’éviter toute confusion, les numéros de pages à consulter dans la notice d’origine sont indiqués en regard de
chaque paragraphe de la traduction. Par ailleurs, et pour la même raison, l’ordre de présentation des étapes du montage, ainsi
que leur numérotation, parfois assez peu logique, ont été conservés.
Ceci étant, la construction de ce robot reste une opération facile avec un peu de bons sens et si vous prenez soin de
lire les quelques conseils dispensés au sein de ce guide.
PRÉSENTATION DU PRODUIT (P. 3)
WAO-G est un robot intelligent équipé d’un microcontrôleur programmé
en logique floue. L’utilisation de cette technique permet à WAO-G de
mieux interpréter les commandes et d’y réagir plus correctement, en éliminant la majorité des comportements imprévisibles. La logique floue
donne en effet aux appareils électroniques un comportement plus humain
en utilisant nos propres bases de connaissances. En se servant de ses deux
senseurs de position et de ses roues, WAO-G exécute le programme que
vous avez défini au moyen de son clavier.
Caractéristiques principales
- Ce robot permet d’apprendre les principes de base de la programmation.
- Il dispose de 8 types de fonctions différentes.
- Trois programmes de démonstration sont fournis et sont immédiatement opérationnels dès la fin du montage.
- Les fonctions les plus simples sont accessibles en mode direct, c’est à
dire sans programmation.
- Le robot peut modifier son comportement en fonction du monde dans lequel il évolue grâce à ses senseurs.
Caractéristiques techniques
Alimentation de l’électronique : 9 volts continus
Alimentation de la mécanique :
4,5 volts continus
Consommation de l’électronique: 12,5 mA max.
ou 10 µA min. en veille
Consommation de la mécanique : 600 mA max.
ou 0 mA en veille
Nombre de pas de programme : 48
Nombre de boucles FOR-NEXT : 16
1. OUTILS NÉCESSAIRES (P. 4)
Fer à souder
Utilisez un fer de 15 à 30 watts de type stylo. N’utilisez pas de pistolet à souder. Assurez-vous que la panne du fer est correctement
étamée c’est à dire recouverte d’une fine couche de soudure brillante.
Support de fer à souder et éponge
Placez votre fer sur un support. Soyez très prudent lors de sa manipulation pour éviter les brûlures. Mouillez l’éponge et utilisez-la
pour nettoyer régulièrement la panne du fer.
Pince coupante diagonale
Utilisez-la pour couper les fils et les pattes des composants après soudure.
Tournevis cruciforme M2 - M3
Utilisé pour serrer et dévisser les différentes vis
1
Soudure
Utilisez uniquement de la soudure de qualité, pour électronique, à 60 % d’étain, de 0,8 à 1 mm de diamètre. N’utilisez jamais de
pâte à étamer. La soudure disponible dans le catalogue Sélectronic convient parfaitement pour ce travail.
Tresse à dessouder
Utilisez de la tresse pour dessouder un composant en cas d’erreur ou pour enlever tout excès de soudure. D’autres systèmes sont
utilisables (pompe à dessouder par exemple). Consultez le catalogue Sélectronic si nécessaire.
Pince plate à becs fins
Petit marteau ou maillet
Utilisé pour mettre en place les arbres dans les engrenages.
Cutter
Utilisé pour séparer les circuits imprimés.
2. LISTE DU MATÉRIEL FOURNI (P. 5)
Composants électroniques
Vérifiez que tous les composants sont présents et cochez la case correspondante de la notice d’origine.
Résistances
200 Ω
1,8 kΩ
5,1 kΩ
10 kΩ
100 kΩ
150 kΩ
200 kΩ
rouge, noir, marron, or
marron, gris, rouge, or
vert, marron, rouge, or
marron, noir, orange, or
marron, noir, jaune, or
marron, vert, jaune, or
rouge, noir, jaune, or
Condensateur céramique
0,01 µF (marqué 103)
8 pièces
1 pièce
1 pièce
1 pièce
4 pièces
1 pièce
1 pièce
1 pièce
Transistors
2SC945 (marqué C945) ou 2SC1815 (marqué C1815) ou
2SC1740 (marqué C1740)
2 pièces
2SC2001 (marqué C2001) ou 2SC2120 (marqué C2120) ou
2SD734 (marqué D734)
1 pièce
Diode Zener
FET (transistors à effet de champ)
2SJ225 (marqué J225)
2SK1730 (marqué K1730)
4 pièces
4 pièces
Touches de clavier
26 pièces
Interrupteurs des senseurs
2 pièces
Résonateur céramique
1 pièce
Circuits imprimés
MR-967 A, B, C , D
1 pièce
Buzzer piézo
1 pièce
Câble plat
1 pièce
Connecteur
1 pièce
2 pièces
2 pièces
Réseau de résistances
100 kΩ (marqué 100 kΩ)
1 pièce
Fils de connexion aux moteurs
Vert
Rouge
Diode
3 pièces
Fils bleus
4 pièce
LED Rouge
1 pièce
Coupleur pour 3 piles type R6
1 pièce
Clips pour piles
2 pièces
Circuit intégré
MB94116-101
1 pièce
Condensateurs chimiques ou électrolytiques
100 µF
2 pièces
47 µF
1 pièce
Circuit imprimé assemblé
Le circuit imprimé assemblé n’est fourni que dans la version
MV-968, non disponible chez Sélectronic.
ELÉMENTS MÉCANIQUES (P. 7)
Sachet n° 1
Corps du robot. 1 pièce.
Dôme supérieur. 1 pièce.
Panneau arrière. 1 pièce.
Panneau central. 1pièce.
Côté droit. 1 pièce.
Côté gauche. 1 pièce
2
1 pièce
Sachet n° 2
Roue, partie A. 2 pièces.
Roue, partie B. 2 pièces.
« Roue » jockey avant. 1 pièce.
Couvercle de senseur. 2 pièces.
Support de stylo. 1 pièce.
Couvercle de support de stylo. 1 pièce.
Sachet n° 3
Grande roue dentée plate avec pignon. 2 pièces.
Petite roue dentée plate avec pignon. 2 pièces.
Roue dentée plate avec bossage. 2 pièces.
Couronne dentée avec pignon. 2 pièces.
Sachet n° 4
Pneus. 2 pièces.
Arbre de roue. 2 pièces.
Vis M3 x 12 à tête ronde. 2 pièces.
Arbre. 2 pièces.
Tube de graisse. 1 pièce.
Sachet n° 5
Rondelle plate M3. 2 pièces.
Pignon denté. 2 pièces.
Ressort du support de stylo. 1 pièce.
Ecrou M3. 2 pièces.
Vis auto taraudeuse M2,3 x 8. 2 pièces.
Sachet n° 6
Vis auto taraudeuse M2,6 x 8. 19 pièces.
Divers
Senseur de position. 2 pièces.
Moteur. 2 pièces.
3. CONSEILS POUR LA SOUDURE (P. 8)
ATTENTION !
N’utilisez en aucun cas de pâte à étamer pour la soudure. Elle peut causer de la corrosion et agir comme un conducteur réalisant des
courts-circuits entre les éléments. Tenez le fer à souder comme un stylo dans la main droite (ou gauche si vous êtes gaucher) et la
soudure dans la main gauche (idem) que vous ferez fondre petite quantité par petite quantité. Montez les composants comme indiqué sur la figure. Ne forcez pas pour introduire les pattes dans les trous. Après les avoir introduites, repliez-les légèrement, sauf
celles des circuits intégrés.
Méthode de soudure
1. Chauffez la zone à souder en plaçant la panne du fer en contact avec la piste de circuit imprimé et la patte du composant pendant
environ 2 secondes. Assurez-vous que vous chauffez bien simultanément la patte et la piste.
2. En maintenant le fer en place, amenez la soudure dans cette zone et faites la fondre pendant une à 2 secondes environ.
3. Retirez la soudure.
4. Puis retirez le fer à souder.
5. Coupez le fil en excès avec une pince coupante diagonale. La soudure doit recouvrir la patte du composant et la piste du circuit
imprimé.
Une soudure réussie doit être lisse et brillante et bien s’étaler tant sur la patte du composant que sur la pastille de cuivre du circuit
imprimé.
Etamage des fils pour la soudure
Avant de souder les fils, préparez-les comme indiqué ci-dessous. Ils seront ainsi plus faciles à souder.
1. Dénudez le fil. Pour cela, pincez délicatement le fil dans la pince coupante diagonale et tirez sur l’isolant. Veillez à ne pas trop
appuyer sur la pince afin de ne pas couper ou entamer les brins métalliques du fil.
2. Torsadez les brins du fil.
3. Recouvrez la partie dénudée du fil avec de la soudure. Pour faire cela il faut tenir à la fois le fer, la soudure et le fil aussi avezvous intérêt à tenir le fil et le fer tandis que vous aurez calé la soudure sur la table comme indiqué sur la figure.
4. S’il y a une goutte de soudure au bout du fil, enlevez-la avec un cutter ou avec la pince coupante diagonale. Cette opération d’étamage est conseillée pour les fils mais aussi pour les cosses des interrupteurs et du haut-parleur piézo.
Exemples de mauvaises soudures
Si vous réalisez ne serait-ce qu’une soudure analogue à celles de ces photos (p. 9) votre circuit risque fort de ne pas fonctionner.
Boule de soudure
La soudure ne touche pas le circuit imprimé
Court-circuit
La patte d’un composant touche la soudure d’un autre
Soudure insuffisante
La quantité de soudure utilisée est trop faible
Soudure incomplète
La soudure ne touche pas la patte du composant
Pont de soudure
Deux composants sont soudés ensembles
4. MONTAGE DU CIRCUIT IMPRIMÉ (P. 10)
Séparez les différents circuits imprimés de façon à obtenir quatre circuits distincts A, B, C et D. Pour cela, marquez la ligne de coupe
pointillée avec un cutter. Cassez ensuite le circuit à ce niveau en tenant fermement les deux parties entre le pouce et l’index.
3
* Effectuez les soudures dans l’ordre numérique de la notice.
* Cochez chaque case de la notice d’origine au fur et à mesure que l’opération correspondante est réalisée.
* Placez les composants du côté du circuit imprimé où ils sont sérigraphiés (dessinés) et soudez-les sur l’autre face.
Montage du circuit imprimé A
1. Résistances (non polarisées)
Utilisez le code des couleurs
Conservez 6 morceaux de pattes de résistances ; ils vous serviront ensuite à réaliser les straps.
Mettez en place R1, R4, R5, et R8 comme indiqué figure 1.
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
200 Ω
200 Ω
200 Ω
200 Ω
200 Ω
200 Ω
200 Ω
200 Ω
5,1 kΩ
200 kΩ
150 kΩ
100 kΩ
100 kΩ
10 kΩ
vert, marron, rouge, or
rouge, noir, jaune, or
marron, vert, jaune, or
marron, noir, orange, or
(Figure 1)
Marquage sur le circuit imprimé
Mise en place
Mise en place
2. Straps (non polarisés)
* Utilisez des chutes de pattes de résistances
J1, J2, J3, J4, J5, J6
Mise en place
3. Diode (polarisée)
L’anneau blanc indique la cathode (K)
D1, D2, D3
Mise en place
4. Diode Zener (polarisée)
Le trait noir indique la cathode (K)
ZD
Mise en place
5. Circuit intégré logique (polarisé)
Repère
* Pliez délicatement les pattes du circuit intégré en l’appuyant
sur une table de façon à ce qu’elles fassent un angle droit avec
son boîtier.
IC1 MB94116-101
Repère
Mise en place
4
6. Réseau de résistances (polarisé)
Repère
RR1 100 kΩ
Mise en place
7. Résonateur céramique (non polarisé)
XTAL
Mise en place
8. Condensateurs chimiques ou électrolytiques (polarisés)
La patte la plus longue est le positif
Marquage
Le côté repéré par une bande est le négatif
C1
100 µF
C2
100 µF
C3
47 µF
Mise en place
9. Condensateur céramique (non polarisé)
Marquage
C4
0,01 µF (marqué 103)
Mise en place
10. FET (polarisés)
Marquage
S (source)
D (drain)
G (porte)
TR1
TR2
TR3
TR4
TR5
TR6
TR7
TR8
Mise en place
11. Transistors (polarisés)
Marquage
B (base) C (collecteur)
TR9
E (émetteur)
2SC945 (marqué C945)
ou 2SC1815 (marqué C1815)
TR10 comme TR9
TR11 2SC2001 (marqué C2001)
ou 2SD734 (marqué D734)
Mise en place
12. Buzzer piézo (non polarisé)
BZ
Mise en place
Montage du circuit imprimé B
1. Résistances (non polarisées)
Utilisez le code des couleurs
R15
1,8 kΩ
marron, gris, rouge, or
R16
100 kΩ marron, noir, jaune, or
R17
100 kΩ marron, noir, jaune, or
Mise en place
Mise en place
3. LED (polarisée)
La patte la plus longue correspond à l’anode (A).
LED
Mise en place
2. Touche de clavier (non polarisé)
* Il y a 26 touches à mettre en place
4. Connecteur (polarisé)
CN1
Mise en place
SW1 à SW26
Montage des circuits imprimés C et D
1. Interrupteur de senseur (non polarisé)
SW27 et SW28
Mise en place
Circuits imprimés C et D complètement terminés
Circuit imprimé B complètement terminé
5. CÂBLAGE DU ROBOT WAO-G EN KIT COMPLET (RÉF. OWI-968K) (P. 14)
Fil de connexion au moteur, vert
Fil de connexion au moteur, rouge
SL
Fil de connexion au moteur, rouge
Fil de connexion au moteur, vert
Fils bleus
Non polarisé
Rouge (+)
Noir (-)
Fils bleus SR
Rouge (+)
Noir (-)
Câble plat
Clip pour piles
Clip pour piles
* Fils de liaison aux moteurs, aux senseurs et aux clips de batterie
Faites passer les fils par le trou du circuit imprimé correspondant depuis le côté composants du circuit imprimé A, C ou D et soudez-les sur les pastilles cuivrées prévues à cet effet en respectant les repères marqués sur le circuit imprimé.
* Câble plat de liaison
Câble plat
Circuit A
Circuit B
Soudure
6. VÉRIFICATION DU FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT IMPRIMÉ (P. 15)
Avant de brancher les piles
Avant de brancher les piles, vérifiez tous les circuits imprimés en comparant leurs faces soudures avec les dessins ci-dessous.
Vérifiez l’absence de courts-circuits causés par des ponts de soudure et vérifiez également que des fils ne se sont pas dessoudés
Vérification du fonctionnement
Avant de procéder au montage de la partie mécanique, procédez à un test de fonctionnement du circuit imprimé.
Moteur gauche
Rouge
Vert
Moteur droit
Vert
Rouge
Senseur gauche (SL)
Compartiment à piles R6
Senseur droit (SR)
Pile 9 volts
* Voir p 28 pour la connexion des piles
5
1. Connectez les deux moteurs
ML1 - rouge -> Moteur gauche (+)
ML2 - vert -> Moteur gauche (-)
MR1 - rouge -> Moteur droit (+)
MR2 - vert -> Moteur droit (-)
2. Connectez la pile de 9 volts. La LED doit s’allumer.
Si la LED ne s’allume pas, vérifiez son sens de montage ainsi que celui de TR10 et TR11. Assurez-vous également que votre pile
soit neuve ou en bon état.
3. Appuyez une fois sur le poussoir SW1 (RUN). Le buzzer doit émettre un bip.
Si le buzzer reste silencieux, vérifiez le montage de SW1, TR9 et R10.
4. Mettez en place les 3 piles R6 de 1,5 volt.
5. Appuyez sur les poussoirs dans l’ordre indiqué ci-dessous.
* Mettez une croix dans chaque case au fur et à mesure
SW2
RESET
SW11 î
SW25 8
Ces poussoirs correspondent à la programmation des actions suivantes : mise
SW13 STOP
en marche des deux moteurs, arrêt des deux moteurs, mise en marche des deux
SW24 7
moteurs, activation du buzzer.
SW12
SW23 6
Ces opérations doivent s’exécuter dès que vous appuyez sur SW1 (RUN).
SW14 BUZZ
SW22 5
* Note : SW11, SW13, SW12 et SW14 sont des poussoirs d’instructions. SW25, SW24, SW23 et SW22 sont des poussoirs de pas
de programmation. Lorsqu’un poussoir de pas est actionné après un poussoir d’instruction, le buzzer émet un bip pour indiquer que
c’est correct. Si vous faites une faute et que le buzzer n’émet aucun son, appuyez à nouveau sur le poussoir correct.
* Note : si le poussoir SW1 (RUN) est actionné alors que les poussoirs précédents n’ont pas été actionnés correctement, le buzzer
émet plusieurs bips pour signaler l’erreur.
Si le ou les moteurs ne tournent pas correctement, vérifiez le montage des FET, de R1 à R8 et l’état des piles R6.
Si le buzzer n’émet aucun son, même si vous actionnez les poussoirs correctement, vérifiez le montage des poussoirs, du câble plat,
etc.
6. Appuyez sur les poussoirs dans l’ordre indiqué ci-dessous.
SW2
RESET
SW5
IF
SW3
FOR
SW18
SLON
SW26
SW5
IF
SW5
IF
SW21
SROFF
SW20 SLOFF
SW8
SW5
IF
SW18
1
SW21 SROFF
SW6
ENDIF
SW10
SW6
ENDIF
SW18 1
SW5
IF
SW6
ENDIF
SW19
SRON
SW6
ENDIF
SW5
IF
SW5
IF
SW20
SLOFF
SW18 SLON
SW7
SW5
IF
SW18
1
SW19 SRON
SW6
ENDIF
SW9
SW6
ENDIF
SW18 1
SW4
NEXT
SW6
ENDIF
SW6
ENDIF
Le programme ci-contre permet de tester le bon fonctionnement des interrupteurs des senseurs.
Pour exécuter ce programme, appuyez sur SW1 (RUN).
Vous devez alors constater les actions suivantes :
Tant que les deux senseurs sont au repos les deux
moteurs tournent.
Si les deux senseurs sont actionnés, les deux moteurs
tournent en sens contraire.
Si le senseur gauche seul est actionné, le moteur gauche
tourne et le moteur droit s’arrête
Si le senseur droit seul est activé, le moteur droit tourne
et le moteur gauche s’arrête.
Pour arrêter ce programme ...
1) Appuyez sur SW1 (RUN)
Le programme reste en mémoire et peut être à nouveau exécuté en appuyant sur SW1 (RUN).
2) Appuyez sur SW2 (RESET)
Le programme est effacé de la mémoire et ne peut plus être exécuté.
6
Si les moteurs ne réagissent pas conformément à vos actions sur les senseurs, vérifiez le montage des interrupteurs des senseurs, des
touches du clavier, du câble plat, etc.
7. CÂBLAGE DU MV-968 (MODÈLE PRÉ-ASSEMBLÉ) (P. 17)
Ne concerne pas le produit en votre possession.
8. CONSEILS À LIRE AVANT LE MONTAGE MÉCANIQUE (P. 18)
Finition des engrenages
Les engrenages peuvent avoir quelques bavures de plastique. Si c’est le cas, éliminez-les avec une lime en portant une attention particulière aux pignons afin d’assurer ensuite un fonctionnement doux et régulier.
Mise en place des arbres dans les engrenages
Les arbres des moteurs et les autres arbres doivent être enfoncés dans leurs pignons respectifs. Une petite presse à levier est l’outil
idéal pour ce travail mais un maillet ou un petit marteau convient aussi. Veillez à frapper sur les pignons délicatement afin de ne pas
les briser.
Vis auto taraudeuses
Ces vis ont les mêmes propriétés que des vis à bois, c’est à dire qu’elles créent leur taraudage en même temps qu’elles se vissent.
Comparées à des vis classiques, elles ont un filetage beaucoup plus dur et coupant et une extrémité pointue.
Evitez de les visser et de les dévisser de manière répétée car cela finit par élargir le trou et nuire à leur bonne tenue.
Graissage
Un petit tube de graisse est fourni avec le kit. Déposez une petite quantité de cette graisse sur les engrenages et sur les arbres correspondants. Veillez à ne pas en mettre trop.
9. MONTAGE MÉCANIQUE (P. 19)
1. Montage des pignons sur les moteurs (à réaliser en double)
Frappez doucement. Veillez à ne pas taper sur les cosses de connexion du moteur.
Moteur
Pignon (sachet n° 5)
Amenez l’arbre à ras de la surface du pignon
2. Mise en place des moteurs sur le panneau central
* Note : assurez vous que le côté plat du moulage se trouve vers le bas
Panneau central (sachet n° 1)
Vis auto taraudeuses M2,3 x 8 (sachet n° 5)
* Note : assurez vous que le côté plat du moulage se trouve vers le bas
3. Montage des roues (à réaliser en double)
Arbre de roue (sachet n° 4)
Arbre de roue (sachet n° 4)
Montez comme indiqué
Partie de roue A (sachet n° 2)
Partie de roue A (sachet n° 2)
Partie de roue B (sachet n° 2)
Assemblez ces deux morceaux
Pneu (sachet n° 4) Installez
4. Assemblage de l’arbre relais (à réaliser en double)
Tapez doucement
Arbre (sachet n° 4)
Amenez l’arbre à raz de la surface du pignon
Grande roue dentée plate avec pignon (sachet n° 3)
5. Assemblage des engrenages sur le côté gauche (p. 20)
Suivez l’ordre indiqué de 1 à 4.
* Note : il est conseillé de graisser les engrenages avec la graisse fournie.
1. Petite roue dentée plate avec pignon (sachet n° 3)
2. Arbre relais
3. Roue dentée plate avec bossage (sachet n° 3)
Côté gauche (sachet n° 1)
Roue
* Note : recouvrez la roue avec un petit morceau de carton lorsque vous tapez délicatement dessus afin d’éviter de l’abîmer.
Faites tourner doucement la couronne dentée avec les doigts. La roue doit tourner sans difficulté. Si ce n’est pas le cas, vérifiez votre
montage.
7
6. Assemblage du côté droit (p. 21)
Suivez l’ordre indiqué de 1 à 4.
* Note : il est conseillé de graisser les engrenages avec la graisse fournie.
1. Petite roue dentée plate avec pignon (sachet n° 3)
2. Arbre relais
3. Roue dentée plate avec bossage (sachet n° 3)
4. Couronne dentée avec pignon (sachet n° 3)
Côté droit (sachet n° 1)
Roue
Faites tourner doucement la couronne dentée avec les doigts. La roue doit tourner sans difficulté. Si ce n’est pas le cas, vérifiez votre
montage.
7. Assemblage du panneau arrière
Panneau arrière (sachet n° 1)
8. Assemblage des côtés droit et gauche au panneau central (p. 22)
Côté droit (sachet n° 1)
Côté gauche (sachet n° 1)
Les engrenages doivent être en prise comme indiqué
Vue de dessus
* Mettez en place et vissez les vis auto taraudeuses M2,6 x 8 comme indiqué sur la figure.
Les engrenages doivent être en prise comme indiqué.
9. Assemblage des côtés au panneau arrière (p. 23)
10. Assemblage du support de stylo et de la « roue » jockey
Capuchon du support (sachet n° 2)
Stylo *
Ressort du support de stylo (sachet n° 5)
Vis auto taraudeuse M2,6 x 8 (sachet n° 6)
* Note : le capuchon du support de stylo peut être enlevé en appuyant dessus et en le faisant tourner. Procédez en sens inverse pour
le remettre en place.
Support de stylo (sachet n° 2)
Vis auto taraudeuse M2,6 x 8 (sachet n° 6)
« Roue » jockey avant (sachet n° 2)
* Note : utilisez en guise de stylo une recharge de stylo à bille. Assurez-vous qu’elle est munie d’un bossage afin d’arrêter le ressort. Coupez la cartouche à environ 5 cm de la bille.
Bossage
Recharge de stylo bille
Environ 5 cm
Coupez ici
L’encre ne doit pas fuir
Enlevez le stylo lorsqu’il n’est pas utilisé.
11. Montage du circuit imprimé dans le corps du robot (p. 24)
* Avant de fixer le circuit imprimé avec ses vis, faites passer les clips de connexion des piles au travers de l’ouverture prévue à cet
effet, comme indiqué sur la figure.
12. Connexion des senseurs et des moteurs (p. 25)
Vis M3 x 12 à tête ronde (sachet n° 4)
Vert
Rouge
Vert
Ecrou M3 (sachet n° 5)
Rouge
Rondelle plate M3 (sachet N° 5)
* Veillez à bien placer la rondelle comme indiqué.
Vis M3 x 12 à tête ronde (sachet n° 4)
* Note : veillez à ce que les cosses des fils des moteurs ne se touchent pas.
13. Mise en place du corps du robot (p. 26)
1. Faites passer délicatement les touches du clavier au travers des ouvertures prévues à cet effet.
2. Mettez en place le corps du robot en le faisant reposer sur les trois bossages du panneau central.
Bossages
Pliez les câbles comme indiqué
* Note : assurez-vous que les fils de liaison aux piles ne sont pas coincés par le corps du robot.
8
14. Mise en place du dôme supérieur (p. 27)
15. Mise en place des senseurs de position
Couvercles de senseurs (sachet n° 2)
Senseurs de position
Dôme supérieur (sachet n° 1)
Terminé
10. MISE EN PLACE DES PILES (P. 28)
Mise en place des piles
1. Glissez la pile 9 volts dans l’emplacement prévu à cet effet et immobilisez-la avec le clip du panneau arrière. Vérifiez bien les
polarités de la pile et alignez-les avec celles du clip de connexion.
2. Raccordez le clip de connexion à la pile en veillant à ce que ses fils ne s’emmêlent pas dans les roues.
3. Mettez en place les trois piles R6 dans leur support. Vérifiez leur polarité.
4. Glissez le support des piles R6 dans l’emplacement prévu à cet effet et immobilisez-le avec le clip du panneau arrière. Vérifiez
bien les polarités du support et alignez-les avec celles du clip de connexion.
5. Raccordez le clip de connexion au support.
Vérifiez à nouveau les fils de connexion aux moteurs afin de vous assurer qu’ils sont bien en place et que leurs cosses ne se touchent pas.
Notes :
* Lorsque vous mettez en place les piles, veillez à toujours connecter en premier la pile de 9 volts.
* Lorsque WAO-G n’est pas utilisé, enlevez les tiges des senseurs ou assurez-vous que celles-ci ne sont pas en contact avec quoi
que ce soit car le robot consomme du courant sur la pile de 9 volts lorsque les senseurs entrent en contact avec un obstacle.
* Si le robot ne fonctionne pas correctement après avoir mis les piles en place, enlevez-les et appuyez sur les poussoirs des senseurs
pendant environ 30 secondes puis connectez à nouveau les piles.
* Ne mélangez pas des piles neuves et des piles usagées. Ne mélangez pas des piles salines avec des piles alcalines ou avec des batteries cadmium - nickel.
11. DÉMONSTRATION (P. 29)
Nous allons faire exécuter à WAO-G un certain nombre de mouvements simples qui ont été pré-programmés à des fins de démonstration.
* Un fonctionnement légèrement erratique peut se produire tant que le robot n’a pas été parfaitement réglé comme expliqué à partir de la page 31 du manuel d’origine, en raison des tolérances de fabrication et de la tension des piles d’alimentation des moteurs.
(1) Roulette
Principe : WAO-G commence à tourner sur sa droite ou sur sa gauche puis ralentit peu à peu et s’arrête en faisant sonner son buzzer. Le mouvement réalisé est aléatoire.
Activation : RESET DIR ROULETTE. Toute autre action ultérieure sur ROULETTE relance le mouvement.
Comment jouer : Placez WAO-G sur un dessin analogue à celui de la figure et pariez sur la position d’arrêt.
(2) Dé
Principe : WAO-G dessine un nombre compris entre 1 et 6, choisi de façon aléatoire. Insérez un stylo dans le support de stylo et
placez WAO-G sur une feuille de papier de dimensions suffisantes.
Activation : RESET DIR DICE. Toute autre action ultérieure sur DICE relance le dé.
Comment jouer : remplacez le dé d’un jeu de société par WAO-G pour rendre le jeu plus amusant.
(3) Minuterie
Principe : la LED s’éteint et WAO-G ne bouge plus pendant un certain temps. Passé ce délai, il se met en mouvement et fait sonner son buzzer.
Activation : RESET DIR TIMER suivi d’une touche numérique comprise entre 1 et 9. Toute action ultérieure sur TIMER suivie
d’une touche numérique entre 1 et 9 relance le programme.
Comment jouer : le chiffre entre 1 et 9 correspond au délai, exprimé en minutes, pendant lequel WAO-G reste immobile. Il correspond aussi à l’amplitude du mouvement de rotation exécuté par WAO-G avec un pas de 15 ° par unité.
12. PRÉSENTATION DU CLAVIER (P. 30)
Le clavier comporte 26 touches, une LED et un connecteur pour la liaison à un micro-ordinateur. Certaines touches ont une double
ou triple fonction. La touche n° 1 du clavier numérique fonctionne aussi comme une touche conditionnelle pour valider le senseur
gauche (SL ON) par exemple.
9
Touches de démonstration
WAO-G dispose de trois programmes de démonstration.
Ces touches permettent de les faire exécuter.
Touches de commandes
Ces touches sont utilisées pour définir les mouvements que doit
exécuter WAO-G.
Touches numériques
Elles permettent de définir la longueur, les conditions et la fréquence des différents mouvements.
Touche RESET
Elle permet d’effacer le programme contenu en mémoire et de
préparer WAO-G à l’entrée d’un nouveau programme.
Touche MODE
WAO-G dispose de trois modes de fonctionnement en plus du
mode programme. Cette touche permet de choisir entre les
modes direct, réglage ou sommeil. En mode programme elle
est aussi utilisée comme touche RUN.
Touches de programmation
Ces touches, repérées par des lettres bleues, permettent d’écrire des instructions de programmation : boucles, conditions,
répétitions, etc.
Touches de réglage
Ces touches sont repérées par des lettres oranges. Elles vous
permettent de modifier les conditions de mouvement conjointement à l’utilisation de la touche numérique 9.
Diode électroluminescente (LED)
Cette LED s’allume lorsque WAO-G est opérationnel et s’éteint
lorsqu’il est en mode sommeil. Elle s’éteint et s’allume
conjointement au fonctionnement du buzzer lors de toute
action correcte sur les touches du clavier.
Connecteur
Ce connecteur permet de relier WAO-G à un micro-ordinateur,
au moyen d’une carte d’interface optionnelle, pour permettre le
transfert de programmes.
13. PROGRAMMATION (P. 31)
Changement de mode
WAO-G dispose de quatre modes de fonctionnement :
- le mode réglage : appuyez une fois sur PROG puis deux fois sur MODE
- le mode direct : appuyez une fois sur PROG puis une fois sur DIR
- le mode programmation : appuyez sur PROG
- le mode sommeil : appuyez sur PROG puis trois fois sur SLEEP. La LED s’éteint.
* Reportez vous page 34 pour les détails relatifs aux modes direct et programmation.
(1) Mode réglage
En raison des inévitables tolérances de construction, tous les robots ne fonctionnent pas de la même façon. Ce mode permet de régler
chaque robot afin d’obtenir un fonctionnement irréprochable. Pour exploiter ce mode, mettez un stylo en place dans le support et
exécutez les opérations suivantes.
* Les données qui seront déterminées et mémorisées dans ce mode resteront valides même lorsque WAO-G sera mis en mode sommeil et ce tant que la pile 9 volts ne sera pas usée ou déconnectée. Par contre, lors du remplacement de cette pile, il sera nécessaire de répéter cette procédure de réglage pour mémoriser à nouveau les données.
1) Réglage du temps de démarrage des moteurs
WAO-G peut osciller sur sa droite ou sur sa gauche lors du démarrage des moteurs en raison de leurs temps de réaction différents.
Ceci peut être corrigé de la façon suivante.
a) En mode direct appuyez sur
î
2
et regardez comment se passe le démarrage.
Démarrage correct
Démarrage incorrect
(figure 1)
b) Si WAO-G part sur la droite comme indiqué figure 1, frappez la séquence de touches suivante :
PROG
MODE
MODE
9
TIME LAG
Les moteurs sont prêts à démarrer
î
Direction de départ incorrecte
0
2
Taux de correction
SET
c) En mode direct appuyez à nouveau sur :
î
2
Si WAO-G ne démarre toujours pas droit, ajustez à nouveau le temps de réaction des moteurs en procédant comme ci-dessus mais
en modifiant le taux de correction. Augmentez-le si WAO-G va toujours vers la gauche et diminuez-le s’il va vers la droite.
* Le facteur de correction peut évoluer sur toute valeur comprise entre 00 et 20.
10
d) Le même processus de correction est nécessaire pour le démarrage en marche arrière.
En mode direct appuyez sur :
2
et regardez comment se passe le démarrage en marche arrière.
Démarrage correct
Démarrage incorrect
(figure 2)
e) Si WAO-G part sur la gauche comme indiqué figure 2, frappez la séquence de touches suivante :
PROG
MODE
MODE
9
TIME LAG
Les moteurs sont prêts à démarrer
Direction de départ incorrecte
0
2
SET
Taux de correction
j) En mode direct appuyez à nouveau sur : 2
Si WAO-G ne démarre toujours pas droit en marche arrière, ajustez à nouveau le temps de réaction des moteurs en procédant comme
ci-dessus mais en modifiant le taux de correction. Augmentez-le si WAO-G va toujours vers la gauche et diminuez-le s’il va vers la
droite.
2) Réglage du fonctionnement en ligne droite
a) En mode direct appuyez sur : î
5
et regardez comment se déplace WAO-G.
Déplacement correct
Déplacement incorrect
(figure 3)
b) Si WAO-G part sur la gauche comme indiqué figure 3, frappez la séquence de touches suivante :
PROG
MODE
MODE
9
STABILITY
Correction du mouvement en ligne droite
Direction incorrecte dans laquelle se dirige WAO-G
0
3
SET
Taux de correction
c) En mode direct appuyez à nouveau sur : î
5
Si WAO-G ne se déplace toujours pas droit, ajustez à nouveau le facteur de correction en procédant comme ci-dessus mais en modifiant le taux de correction. Augmentez-le si WAO-G va toujours vers la gauche et diminuez-le s’il va vers la droite.
d) La même correction doit être réalisée pour le déplacement en marche arrière.
En mode direct appuyez sur :
5
et regardez comment se déplace WAO-G.
(figure 4)
e) Si WAO-G part sur la gauche comme indiqué figure 4, frappez la séquence de touches suivante :
PROG
MODE
MODE
9
STABILITY
Correction du mouvement en ligne droite
Direction incorrecte dans laquelle se dirige WAO-G
11
0
3
SET
Taux de correction
f) En mode direct appuyez à nouveau sur : 5
Si WAO-G ne se déplace toujours pas droit en marche arrière, ajustez à nouveau le facteur de correction en procédant comme cidessus mais en modifiant le taux de correction. Augmentez-le si WAO-G va toujours vers la gauche et diminuez-le s’il va vers la
droite.
3) Réglage du temps de fonctionnement
Afin d’ajuster le temps de fonctionnement de WAO-G il faut procéder de la façon suivante.
a) En mode direct appuyez sur : 4
et regardez si WAO-G tourne de 90°.
(figure 5)
b) Si WAO-G tourne sur plus de 90° comme indiqué figure 5, frappez la séquence de touches suivante :
PROG
MODE
MODE
9
ANGLE
Correction du temps de fonctionnement
î
0
2
SET
Si rotation supérieure à 90° (*1)
Nombre approximatif de ° de correction
c) En mode direct appuyez à nouveau sur : 4
Si WAO-G ne tourne toujours pas de 90°, ajustez à nouveau le facteur de correction en procédant comme ci-dessus mais en modifiant le taux de correction. Augmentez-le si WAO-G tourne toujours de plus de 90° et diminuez-le dans le cas contraire.
*1
î est utilisée si WAO-G tourne de plus de 90°
est utilisée si WAO-G tourne de moins de 90°
*2 Le facteur de correction peut évoluer sur toute valeur comprise entre 00 et 63.
14. UTILISATION DE WAO-G (P. 34)
(1) Mode direct
Dans ce mode vous pouvez faire fonctionner directement WAO-G en utilisant les touches de commandes et les valeurs numériques.
Appuyez sur PROG puis sur DIR pour passer dans ce mode.
Fonctions des touches de commandes directes
î
Marche avant
Marche arrière
Virage à gauche
Virage à droite
Quart de tour à gauche
Quart de tour à droite
STOP Arrêt d’urgence
BUZZ Génération d’un bip avec le buzzer
Fonctions des touches numériques
1à9
Longueur du mouvement, fréquence, conditions
En mode direct vous devez entrer directement la commande relative au mouvement désiré en appuyant sur la touche de votre choix
suivie d’une touche numérique qui définit sa longueur. L’action se produit quelques secondes après la frappe.
* Exemples
î
5
Essayez les commandes permises par les autres touches et par d’autres valeurs numériques.
7
3
9
12
(2) Mode programmation
En mode programmation vous pouvez tout d’abord faire mémoriser au robot une suite d’ordres afin de les lui faire exécuter ensuite. Vous pouvez ainsi programmer des ordres répétitifs ou bien encore utiliser les senseurs. Vous avez accès aux touches de commandes, de valeurs numériques et de programmation.
Les touches de commandes s’utilisent de la même façon qu’en mode direct c’est à dire qu’elles doivent être suivies d’une valeur
numérique définissant la longueur du mouvement. Les touches de programmation s’utilisent comme indiqué ci-dessous.
PROG
Vous devez appuyer sur cette touche avant d’entrer votre programme car c’est elle qui place le robot en mode programmation.
FOR - NEXT
Cette instruction facilite la programmation des tâches répétitives. Les instructions comprises entre FOR et NEXT peuvent être
répétées de deux à huit fois ou bien un nombre infini de fois.
IF - ENDIF
Grâce à ses senseurs, WAO-G peut changer de direction et adapter son comportement en fonction de l’environnement. Les instructions comprises entre IF et ENDIF ne seront exécutées que si la condition placée après le IF est réalisée. Ces conditions sont au
nombre de quatre :
SL ON senseur gauche actionné
SR ON senseur droit actionné
SL OFF senseur gauche non actionné
SR OFF senseur droit non actionné
* Une ligne de programme correspond à un pas de programme. WAO-G peut accepter jusqu’à 48 pas de programme.
(3) A propos de FOR - NEXT
Format :
FOR nombre de répétitions
Instructions
NEXT
Exemple :
PROG
FOR
3
î
STOP 1
NEXT
Signification :
Les instructions comprises entre FOR et NEXT seront répétées
un nombre de fois égal à la valeur numérique entrée après FOR
compte tenu de la règle suivante. Une valeur comprise entre 1
et 8 fait répéter les instructions un nombre de fois égal à cette
valeur. La valeur numérique 9 ordonne une répétition infinie.
Note :
FOR - NEXT ne peut être utilisé que dans un programme. Lors de la frappe de cette instruction, vérifiez
bien que vous n’oubliez pas la valeur numérique qui doit suivre le FOR.
2
Fonctionnement de l’exemple :
Le programme ci-dessus va répéter la commande « marche avant 2 » et « stop 1 » trois fois de suite.
Utilisation de FOR - NEXT imbriqués :
PROG
Dans cet exemple les instructions STOP 3 et BUZZER 1 sont entourées par le couple FOR ——————— FOR
5
NEXT repéré 1. Ces instructions vont donc être répétées 3 fois. Cette boucle est à son tour
I ————— FOR
4
entourée par le couple FOR - NEXT repéré 2 qui va faire répéter celle-ci 4 fois. Cette boucle
I I ———- FOR
3
est, à son tour, entourée par le couple FOR - NEXT repéré 3 qui va faire répéter le tout 5 fois.
I I I
STOP 3
Cette technique s’appelle l’imbrication des boucles et peut être utilisée jusqu’à 16 fois sur
3 2 1
BUZZ 1
WAO-G. Elle permet de multiplier le nombre d’exécutions des instructions contenues dans la
I I I——— NEXT
boucle centrale. Dans cet exemple, WAO-G exécutera les instructions comprises dans la boucle
I ————— NEXT
1 : 3 x 4 x 5 soit 60 fois.
——————— NEXT
(4) A propos de IF - ENDIF
Format :
IF
Condition
Instructions
END IF
Exemple :
PROG
FOR
IF
î
END IF
NEXT
9
SL ON
1
Signification :
Lorsque la condition qui suit le IF est en accord avec l’état du
senseur correspondant, les instructions comprises entre IF et
ENDIF sont exécutées.
Fonctionnement de l’exemple :
WAO-G va avancer (de façon permanente à cause du FOR suivi de 9 qui signifie un nombre de
boucles infini) tant que le senseur gauche (SL ON) sera actionné.
* Pour arrêter ce programme il sera nécessaire d’appuyer sur RUN ou RESET en raison de l’utilisation d’une boucle FOR - NEXT infinie.
Note : IF - END IF ne peut être utilisé que dans un programme. Lors de la frappe de cette instruction, vérifiez bien que vous n’oubliez pas la conditions qui doit suivre le IF.
13
(5) Ecrivons un programme
Avant de programmer.
Vous pouvez écrire un programme plus facilement si, avant de commencer sa saisie au clavier, vous décrivez son comportement en
utilisant ce que l’on appelle un organigramme. Un certain nombre de symboles sont utilisés pour le dessiner comme indiqué ci-dessous.
Symbole
Signification
Exécute la commande contenue dans le rectangle. Le programme doit suivre les flèches
Teste la condition décrite dans le losange et suit la flèche qui correspond au résultat de ce test
Répète les opérations comprises entre la flèche de bas en haut de 2 à 8 fois ou un nombre infini de fois
* Ces significations sont adaptées au comportement de WAO-G (en particulier pour la dernière d’entre-elles).
Voici un exemple d’organigramme de programme qui fait une marche avant 3 suivi d’un arrêt 1 et d’un buzzer 2.
L’organigramme rend le programme plus facile à comprendre.
Exemples de programmes - niveau débutant
1) Marche avant et virage à 90°
L’organigramme est dessiné ci-dessous.
Appuyez sur RUN pour lancer ce programme. WAO-G doit avancer puis tourner de 90°.
2) Programme de dessin d’un carré
Si l’on exécute le programme précédent quatre fois de suite, on dessine un carré. Le listing ci-dessous vous permet d’y arriver.
Exemples de programmes - niveau intermédiaire
1) Programme utilisant FOR - NEXT
Le programme du cours débutant consistait simplement en une répétition des mêmes instructions. Il est donc possible de le réécrire en utilisant FOR - NEXT.
Organigramme du deuxième programme du cours débutant
Le même programme utilisant FOR - NEXT
L’utilisation de FOR - NEXT simplifie la programmation. Les instructions comprises entre FOR et NEXT sont répétées un nombre
de fois égal à la valeur numérique qui suit le FOR. Le listing du programme correspondant est le suivant.
2) Programme utilisant l’imbrication des boucles FOR - NEXT
Vous pouvez inclure un programme utilisant FOR - NEXT dans une autre boucle FOR - NEXT. Cela s’appelle l’imbrication des
boucles. Voici à titre d’exemple un programme qui dessine indéfiniment des carrés en se déplaçant petit à petit.
Examinez l’organigramme ci-dessus. Il y a deux boucles FOR - NEXT imbriquées l’une dans l’autre. WAO-G autorise jusqu’à 16
boucles imbriquées les unes dans les autres.
Le listing de ce programme est le suivant.
Exemples de programmes - niveau avancé
Dans ces exercices de niveau plus avancé, nous allons utiliser les instructions IF - END IF afin de pouvoir exploiter les senseurs.
1) Le buzzer émet un son si le senseur droit est actionné
Commençons par dessiner l’organigramme.
Puis écrivons-le sous forme de listing.
Les données numériques après le IF sont utilisées comme conditions relatives à l’état des senseurs. La touche 1 équivaut à SL ON.
La vitesse d’exécution du programme est si grande qu’aucun son ne sortira du buzzer même si le senseur est actionné. Il est possible de résoudre ce problème en faisant répéter le programme indéfiniment au moyen d’une boucle FOR - NEXT comme indiqué
sur l’organigramme ci-dessous.
Ecrivez le listing du programme correspondant et faites-le exécuter pour vérifier son bon fonctionnement.
2) Programme avec conditions multiples
Essayons maintenant un programme exploitant plusieurs conditions ; par exemple la nécessité d’avoir les deux senseurs activés.
Voici un programme dans lequel WAO-G avance de 3 si les deux senseurs sont activés.
L’organigramme de ce programme se traduit par le listing suivant.
Exercices :
Essayez d’écrire les programmes suivants.
1) Ne jamais tomber de la table
Ecrivez un programme tel que WAO-G ne puisse tomber d’une table lorsque ses senseurs sont positionnés comme indiqué figure 1.
14
C’est facile si vous remarquez que les deux senseurs sont activés tant que WAO-G est sur la table et qu’il sont au repos dès qu’ils
ne sont plus en contact avec la table.
Vous pouvez examiner l’organigramme suivant et tenter de rédiger le programme complet.
2) Eviter les chocs contre un mur
Ecrivez un programme tel que WAO-G ne puisse pas rentrer dans un mur. Commencez par dessiner l’organigramme puis écrivez le
programme.
Indication : les deux senseurs sont au repos tant que WAO-G ne touche pas le mur. Dès que l’in des senseurs touche le mur il est
activé et WAO-G doit donc faire marche arrière.
Réponses
15. QU’EST-CE QUE LA LOGIQUE FLOUE ? (P. 41)
Les origines de la logique floue
La logique floue a été imaginée en 1965 par le professeur Zadeh de l’université de Berkeley en Californie. Le développement scientifique a en effet poussé à l’extrême la modélisation mathématique des phénomènes au point de tout ramener à de la logique binaire qui ne peut être que vraie ou fausse. Or, au fur et à mesure que les données à prendre en compte augmentent et que les phénomènes
se compliquent, cette approche n’est plus satisfaisante.
Le professeur Zadeh, considérant les limites de cette approche, a alors inventé le concept de logique floue. Cette théorie ne cherche
pas à analyser les choses d’une manière parfaitement stricte mais, au contraire, tolère une certaine dose d’incertitude ou d’ambiguïté. Elle est aujourd’hui largement utilisée dans les appareils les plus courants.
* Les appareils photo reflex par exemple utilisent la logique floue pour la commande du système de mise au point automatique (mais
non, ce n’est pas un mauvais jeu de mots !).
* Les machines à laver le ligne utilisent également la logique floue pour déterminer le temps de lavage en fonction de la température de l’eau et du type de lessive utilisée.
Mais en fait, que veut dire réellement ce terme de logique floue ? En effet, lorsque l’on dit qu’un comportement est flou ou qu’un
discours est flou, cela signifie que les conclusions que l’on peut en tirer sont ambiguës. Voyons ce que cela signifie dans le cas de
la logique floue.
Par exemple, supposons que la température d’un bain soit exprimée sous forme d’une variable logique, avec un « 1 » pour chaud
et un « 0 » pour froid, et un seuil chaud - froid de 43 °C (figure 1). Si l’état du bain est jugé par un ordinateur sur ces bases, le
résultat sera loin de ce qu’un être humain pourra ressentir. En effet, le graphe de la figure 2 montre l’évolution de la température
réelle du bain et de la sensation que ressent une être humain à ce sujet. Même si l’on trouve le bain chaud, cette sensation évolue
sans cesse de manière analogique. Une des possibilités de la logique floue est de s’accommoder de ce type de variation.
Ce graphe est typique de la représentation de la sensation de « chaud » et les représentation des différentes perceptions individuelles de cette même sensation de « chaud » conduisent à plusieurs graphes de formes similaires. Un enfant sera ainsi sensible au
chaud pour une température plus basse qu’un adulte. Un graphe de ce type utilisé par de la logique floue est appelé une règle.
Voici maintenant quelques unes des possibilités offertes par la logique floue.
(1) L’ambiguïté peut être traitée.
La logique floue peut traiter des concepts « humains » tels que beau, doux, effrayant, délicieux, sombre, etc. Par le passé, ce type
de concept était incompatible de la logique traditionnelle, même en faisant appel à des micro-ordinateurs. Aujourd’hui cela devient
possible grâce à la logique floue.
(2) La subjectivité peut être traitée.
En logique traditionnelle, la relation entre un signal d’entrée et un signal de sortie est exprimée par une relation rigide qui ne laisse pas de place à l’approximation. En logique floue, des règles telles que l’intuition, exprimée par un expert, peuvent être entrées
dans la base de connaissance et être exploitées pour décider de l’action à accomplir.
(3) Les nombres, mais aussi le langage peuvent être traités.
La logique floue est gouvernée par une base de connaissances constituée de règles. Les règles sont écrites sous la forme suivante
(par exemple) :
IF (A) THEN (B)
La signification d’une telle règle est : B aura lieu si A a eu lieu. Mais, contrairement à ce qui se produit en logique classique, A et
B ne sont pas nécessairement des nombres ou des expressions strictes. Par exemple A peut être « chaud » et B peut être « ajouter
de l’eau froide ». La règle devient ainsi : ajouter de l’eau froide si chaud. Et l’on obtient une règle capable de contrôler la température d’un bain.
(4) Les approximations peuvent être traitées.
Si par exemple les règles sont les suivantes : une tomate mure est rouge et une tomate pas mure est verte. Le fait de fournir comme
donnée « une tomate jaune » donnera comme résultat : une tomate à peine mûre.
15
(5) L’obtention de conclusions avec peu d’informations est possible.
En logique conventionnelle, tous les résultats possibles en fonction de toutes les entrées susceptibles de se produire doivent être
mémorisés. Si cela fonctionne très bien, cela devient bien vite compliqué si les situations susceptibles de se produire sont multiples.
En logique floue, il est possible d’obtenir une réponse à des paramètres d’entrées même si cette réponse n’a pas été mémorisée au
préalable.
Fonctionnement de la logique floue (p. 43)
La logique floue utilise ce que l’on appelle un moteur d’inférence pour traiter les données qui lui sont fournies. Reprenons l’exemple
des tomates évoqué ci-dessus pour être plus clairs. Il faut tout d’abord alimenter la base de connaissances avec les données, ou
règles, relatives aux tomates : forme, poids, taille, goût, maturité.
Nous allons ici nous intéresser au degré de maturité des tomates et plus particulièrement à la relation entre la couleur rouge et la
maturité.
Une tomate est mûre si elle est rouge.
La figure 1 présente un graphe de la perception générale de la couleur rouge par un être humain. L’axe horizontal (axe des X) présente l’évolution de la couleur rouge et l’axe vertical (axe des Y) sa perception, en unité arbitraire comprise entre 0 et 1. Le fait que
ce graphe soit établi pour un expert en tomates ou un être humain normal n’a aucune importance. De la même façon , la figure 2
présente la relation entre le taux de maturité et sa perception par l’être humain. On peut considérer que ces deux graphes sont les
règles de la perception du rouge et du taux de maturité. Ils constituent ce que l’on appelle une classe et peuvent former la base d’une
règle utilisée par de la logique floue pour raisonner. On peut ainsi écrire :
IF rouge THEN mûre
Les deux graphes de cette classe doivent être arrangés comme indiqué figure 3 et permettent alors de déterminer l’état de maturité
des tomates de la façon suivante.
Indiquez sur l’axe des X du graphe relatif à la couleur rouge le niveau de rouge d’une tomate. L’intersection de la verticale issue de
ce point avec le graphe correspondant nous donne un nouveau point d’où on trace la parallèle à l’axe des X. Elle coupe l’autre graphe
en le séparant en deux zones comme le montre la figure 4.
Il ne reste plus alors qu’à calculer l’aire hachurée et à la rapporter à l’aire non hachurée pour déterminer le taux de maturité de la
tomate concernée. Ce calcul peut être fait de diverses manières mais la plus courante fait appel à la technique du centre de gravité
comme indiqué figure 5.
16. LA LOGIQUE FLOUE DANS WAO-G (P. 45)
(1) Les classes de WAO-G
Les classes utilisées par WAO-G ont la forme d’un trapèze comme indiqué figure 1.
Figure 1
L’axe des X est gradué de 0 à 63 et l’axe des Y de 0 à 1. Les côtés obliques du trapèze sont définis par les valeurs présentes sur l’axe
des X qui décident alors de la forme de la figure (figure 2).
Figure 2
Conformément à ces règles, une classe de WAO-G est constituée par trois trapèzes associés dont chaque côté oblique est repéré par
des lettres dans l’ordre alphabétique a, b, c, d, e , f , g, h , i ,j ,k, l (figure 3). WAO-G dispose de 8 classes distinctes dont voici les
graphes repérés M1 à M8.
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
: tension d’alimentation des moteurs pour la marche avant.
: tension d’alimentation des moteurs pour la marche arrière.
: temps de fonctionnement pour la marche avant.
: temps de fonctionnement pour la marche arrière.
: facteur de correction pour la marche avant.
: facteur de correction pour la marche arrière.
: taux de fonctionnement des moteurs droit et gauche pour la marche avant.
: taux de fonctionnement des moteurs droit et gauche pour la marche arrière.
(2) Moteurs d’inférence de WAO-G
Les moteurs d’inférence de WAO-G utilisent des règles de la forme IF THEN de la façon suivante.
a) Inférence
N° 1
IF volt=VLOW THEN htime=VLONG
N° 2
IF volt=SLOW THEN htime=SLONG
N° 3
IF volt=NOM THEN htime=NOM
Cette règle peut se traduire de la façon suivante. Si la tension de la pile est faible parce que celle-ci est usée par exemple, les moteurs
doivent fonctionner plus longtemps pour accomplir le même trajet.
Il existe une règle pour la marche avant et une règle du même type pour la marche arrière.
16
La condition exprimée après le IF est appelée la section conditionnelle. La conclusion placée après le THEN est appelée la section
de conclusion.
Dans le cas du moteur d’inférence de WAO-G, la tension d’alimentation fait partie des sections conditionnelles alors que le temps
de fonctionnement des moteurs fait partie de la section des conclusions.
Section conditionnelle : M1 ... tension d’alimentation des moteurs pour la marche avant.
Section conclusion : M3 ... temps de fonctionnement des moteurs pour la marche avant.
Le même principe s’applique à la marche arrière avec les règles suivantes :
Section conditionnelle : M2 ... tension d’alimentation des moteurs pour la marche arrière
Section conclusion : M4 ... temps de fonctionnement des moteurs pour la marche arrière.
La figure 12 montre les graphes utilisés en faisant appel à M1 et à M3. Supposons que la tension d’alimentation des moteurs soit
de 3,6 volts. La tension de 3,6 volts ne correspond pas à la règle n° 1 qui n’est donc pas représentée. Seules les règles n°2 et n° 3
sont utilisées.
La valeur du temps de fonctionnement est déterminée par la méthode du centre de gravité comme schématisé sur la figure 12. Le
facteur de correction est alors déterminé par multiples de 5 ms pour les mouvements avant, arrière, droite et gauche et par multiples
de 15 ms pour les rotations.
Figure 12 : Moteur d’inférence.
b) Moteur d’inférence
N° 1
IF correction=LEFT THEN motor=RLOW
N° 2
IF correction=MED THEN motor=ZERO
N° 3
IF correction=RIGHT THEN motor=LLOW
Cette règle gouverne le moteur d’inférence chargé de réaliser la correction dans le cadre du mouvement en marche avant, réalisée
lors du fonctionnement dans le mode réglage.
La section conditionnelle exprime le sens du mouvement alors que la section conclusion exprime le degré de mouvement des
moteurs.
Section conditionnelle : M5 ... facteur de correction pour la marche avant.
Section conclusion : M7 ... taux de fonctionnement des moteurs droit et gauche pour la marche avant.
Le même principe est utilisé pour la correction en marche arrière.
Section conditionnelle : M6 ... facteur de correction pour la marche arrière.
Section conclusion : M8 ... taux de fonctionnement des moteurs droit et gauche pour la marche arrière.
La figure 13 montre un exemple d’utilisation des règles M5 et M7. Le calcul exact du centre de gravité n’y est pas représenté car il
est trop complexe dans le cas de l’exemple choisi mais la progression du raisonnement est clairement visible sur la figure.
(3) Modification du comportement des règles de WAO-G
Les règles utilisées par WAO-G peuvent être modifiées par action sur le clavier en procédant de la façon suivante.
1- Mise en mode réglage
PROG
MODE
MODE
2- Modification d’une règle
Choisissez le numéro de la règle à modifier en actionnant la touche numérique de 1 à 8 correspondante.
La règle est déterminée par les abscisses des côtés des trapèzes dont il faut successivement entrer les valeurs numériques de a à l de
la façon suivante.
0à6
poids forts de a
0à9
poids faibles de a
* Si le nombre entré est supérieur à 63 une erreur est générée et le buzzer sonne 7 fois de suite pour le signaler. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus et recommencer.
0à6
poids forts de b
0à9
poids faibles de b
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si b est inférieur à a, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
0à6
poids forts de c
0à9
poids faibles de c
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si c est inférieur à b, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
0à6
poids forts de d
0à9
poids faibles de d
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si d est inférieur à c, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
17
NEXT ou SET
Si vous frappez NEXT, vous pouvez continuer à entrer les valeurs suivantes pour la même règle. Si vous appuyez sur SET, les
valeurs entrées sont mémorisées et vous retournez à l’étape 2- ci-dessus.
0à6
poids forts de e
0à9
poids faibles de e
* Si le nombre entré est supérieur à 63 une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus et recommencer.
0à6
poids forts de f
0à9
poids faibles de f
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si f est inférieur à e, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
0à6
poids forts de g
0à9
poids faibles de g
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si g est inférieur à f, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
0à6
poids forts de h
0à9
poids faibles de h
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si h est inférieur à g, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
NEXT ou SET
Si vous frappez NEXT, vous pouvez continuer à entrer les valeurs suivantes pour la même règle. Si vous appuyez sur SET, les
valeurs entrées sont mémorisées et vous retournez à l’étape 2- ci-dessus.
0à6
poids forts de i
0à9
poids faibles de i
* Si le nombre entré est supérieur à 63 une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus et recommencer.
0à6
poids forts de j
0à9
poids faibles de j
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si j est inférieur à i, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus et
recommencer.
0à6
poids forts de k
0à9
poids faibles de k
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si k est inférieur à j, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
0à6
poids forts de l
0à9
poids faibles de l
* Si le nombre entré est supérieur à 63 ou si l est inférieur à k, une erreur est générée. Il faut alors retourner à l’étape 2- ci-dessus
et recommencer.
SET
* Toutes les valeurs entrées sont alors mémorisées et on retourne à l’étape 2- ci-dessus.
Les correction ainsi effectuées sont mémorisées tant que la pile de 9 volts n’est pas débranchée ou n’est pas usée. Lors de la remise en place de la pile ou de la connexion d’une pile neuve, les valeurs par défaut (présentées figures M1 à M8 des pages précédentes)
sont à nouveau utilisées.
17. APPLICATIONS DE LA LOGIQUE FLOUE (P. 50)
Les produits faisant appel à de la logique floue sont de plus en plus présents dans notre vie de tous les jours. Les fabricants cherchent en effet à réaliser comme cela des appareils de plus en plus faciles à utiliser. Le but étant que nous puissions commander ces
appareils comme si nous étions des experts mais sans avoir besoin des connaissances correspondantes. Voici quelques produits utilisant, ou allant utiliser très prochainement, la logique floue.
Climatiseurs
La logique floue est utilisée pour déterminer la température de fonctionnement du climatiseur et sa vitesse de ventilation. Elle prend
en compte l’état des portes et fenêtres, le nombre de personnes dans la pièce et la température de consigne demandée et détermine
le meilleur moyen d’y arriver. Les bases de connaissances font appel à l’expérience pratique des utilisateurs ainsi qu’aux règles
dictées par les chercheurs. Le résultat est intéressant puisqu’il conduit à une diminution de la consommation électrique pouvant
atteindre 25 % par rapport à un appareil classique.
Caméras vidéo
Les sujets en contre jour apparaissent noirs avec des caméras vidéo conventionnelles et nécessitent une correction manuelle d’exposition. Dans les caméras équipés d’un processeur à logique floue, ce dernier est capable de percevoir le fond lumineux et donc le
phénomène de contre jour et de corriger l’exposition en conséquence.
Appareils photos à mise au point automatique (auto focus)
Les anciens appareils auto focus faisaient la mise au point sur le sujet placé au centre du viseur. S’il n’y avait rien, la mise au point
réalisée était floue. Dans les appareils utilisant la logique floue, la mise au point a lieu quel que soit l’emplacement du sujet dans le
viseur.
Machines à laver le linge
Les machines à laver le linge utilisant la logique floue sont capables de déterminer seules le meilleur programme de lavage à utiliser. Elles utilisent un capteur de lumière pour déterminer la qualité de l’eau, elles pèsent la quantité de linge à laver et déterminent
le temps et la température de lavage à utiliser ainsi que la quantité de lessive nécessaire. Des économies d’eau et d’électricité sont
ainsi réalisées et l’usure des vêtements est également moindre.
18
Contrôle du métro
La logique floue est utilisée pour le pilotage automatique des rames de métro. Un conducteur chevronné réalise les ou les parcours
concernés et tous les paramètres tels que vitesse, accélération, décélération, temps d’arrêt, etc. sont notés pour constituer ensuite les
règles utilisées par la logique floue. Le métro peut ensuite être contrôlé par un système à logique floue utilisant ces règles avec autant
de confort et de sécurité que si un conducteur humain était aux commandes.
Accostage des vaisseaux spatiaux
La NASA étudie actuellement l’utilisation de la logique floue pour faciliter et sécuriser l’accostage des vaisseaux sur les stations
orbitales. En effet, si ce dernier se passe mal, le vaisseau peut être gravement endommagé. De plus, la reprise de l’accostage manqué consomme beaucoup de carburant. On fait donc accoster le vaisseau piloté par les meilleurs cosmonautes pour en déduire les
règles à utiliser ensuite en logique floue.
De nombreux autres appareils utilisent ou vont utiliser la logique floue. On peut citer par exemple :
La surveillance de machines tournantes
Les ascenseurs
Les systèmes publicitaires
Les incinérateurs d’ordures
Les systèmes de réglage de température de bains
Les aspirateurs
Les systèmes de reconnaissance vocale
La ventilation des tunnels
Les boîtes de vitesse automatiques des véhicules
Les organes de sécurité dans les véhicules.
18. EXPLICATIONS THÉORIQUES RELATIVES À L’ÉLECTRONIQUE (P. 52)
Nous vous proposons de découvrir ici le rôle des différents composants électroniques utilisés dans WAO-G. Il importe de bien comprendre le fonctionnement de chaque composant pris isolément mais aussi le fonctionnement résultant de l’association de plusieurs
composants. Par exemple, un transistor est principalement utilisé pour de l’amplification mais il peut aussi se comporter comme un
commutateur.
Résistances
Une résistance limite le courant pouvant circuler dans un circuit. Plus la valeur de la résistance est élevée, plus le courant a de difficultés à circuler.
La résistance est liée au courant qui la traverse et à la tension présente à ses bornes par la loi d’Ohm. L’étude de cette loi permet
d’analyser le comportement de la majorité des circuits électroniques.
La loi d’Ohm
La tension (exprimée en volts) divisée par la résistance (exprimée en ohms) est égale au courant (exprimé en ampères).
Grandeur physique
Tension
Courant
Résistance
Symbole
U
I
R
Unité
Volt
Ampère
Ohm
Symbole de l’unité
V
A
Ω
I = U / R Courant (ampères) = Tension (volts)
divisée par Résistance (ohms)
R = U / I Résistance (ohms) = Tension (volts)
divisée par courant (ampères)
U = R . I Tension (volts) = Résistance (ohms) multipliée par courant (ampères)
Une bonne méthode pour se souvenir de ces relations est d’utiliser ce que l’on appelle le triangle d’Ohm.
Il suffit de cacher avec le doigt la donnée recherchée pour lire directement la relation à utiliser. La valeur des résistances est indiquée au moyen de bandes de couleurs peintes sur leur corps. Ces couleurs se lisent de gauche à droite, sachant que le côté droit est
celui qui se termine par une bande or ou argent. Les deux anneaux de gauche donnent les deux chiffres significatifs de la valeur, le
troisième anneau indique le multiplicateur (ou le nombre de zéros à ajouter si vous préférez) et le dernier anneau indique la tolérance sur la valeur de la résistance.
Couleur
Noir
Marron
Rouge
Orange
Jaune
Vert
Bleu
Violet
Gris
Blanc
Or
Argent
Rien
1er et 2ème chiffres
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Multiplicateur
1 (100)
10 (101)
100 (102)
1000 (103)
10 000 (104)
100 000 (105)
1 000 000 (106)
10 000 000 (107)
100 000 000 (108)
N’existe pas
0,1
0,01
Tolérance
1%
2%
Par exemple :
Jaune
Violet
Orange
Or
4
7
x 10 0005 %
Est une résistance de 47 000 ( (ou 47 kΩ)
de tolérance +/- 5 %.
5%
10 %
20 %²
19
Condensateurs
Il existe de nombreux types de condensateurs différents comme les condensateurs céramique, au mylar, électrolytiques, etc. Tous
fonctionnent sur le même principe et seul change le diélectrique pour diverses raisons technologiques de fabrication. Un condensateur est composé de deux électrodes séparées par un isolant : le diélectrique. Le courant ne traverse donc pas directement un
condensateur mais procède par accumulation de charge sur les électrodes. Cette faculté à accumuler plus ou moins de charges s’appelle la capacité du condensateur. Elle est exprimée en Farads de symbole F, mais comme c’est une unité beaucoup trop grande pour
les valeurs courantes de condensateurs, on utilise souvent le µF (un millionième de Farad) ou le nF (un milliardième de Farad).
Condensateurs céramiques
Dans un condensateur céramique, le diélectrique est réalisé avec un isolant naturel, tel le titanate de baryum ou équivalent, auquel
sont ajoutés divers additifs afin de proposer différentes gammes de valeurs et coefficients de température. Les capacités offertes par
les condensateurs céramiques sont cependant toujours assez faibles et ne dépasse que rarement 0,1 µF.
Condensateurs électrolytiques
Un condensateur électrolytique, appelé aussi condensateur chimique, permet d’obtenir des capacités relativement importantes. Un
tel condensateur est polarisé et ses pattes sont donc repérées sur son boîtier. De plus il ne peut supporter qu’une certaine tension à
ses bornes dont la valeur maximum est également inscrite sur son boîtier.
Dans ce robot, les condensateurs électrolytiques permettent de maintenir une tension relativement stable en filtrant les bruits et parasites produits par les moteurs. De cette façon, ceux-ci ne peuvent influencer la circuiterie sensible du microcontrôleur.
Transistors
E = émetteur
C = collecteur
B = base
Symbole
Un transistor est un semi-conducteur dont la fonction première est d’amplifier le courant. Un faible courant appliqué à son entrée
permet de commander un fort courant en sortie. De manière schématique, le faible signal d’un micro à l’entrée devient un signal
suffisamment puissant pour actionner un haut-parleur en sortie.
Les transistors sont essentiellement de deux types PNP ou NPN selon l’association de jonctions PN (la jonction de la diode) réalisée. Un transistor a trois électrodes appelées l’émetteur, le collecteur et la base. L’injection d’un faible courant dans la base permet à l’émetteur ou au collecteur de commander un courant beaucoup plus important.
Les transistors sont classés par numéro de référence et par type. Ceci permet de connaître leur fonction principale. Dans WAO-G
les transistors sont utilisés dans l’alimentation stabilisée afin d’amplifier le courant fourni par la diode Zener ainsi que pour amplifier le courant de sortie fourni par le microcontrôleur.
Préfixe de la référence
2SA
2SB
2SC
2SD
Type
PNP
PNP
NPN
NPN
Fonction première
Commutation haute fréquence
Amplification basse fréquence
Commutation haute fréquence
Amplification basse fréquence
Indique un transistor ->2
S
B
Indique un semi-conducteur ———-î
Indique la fonction première ————————î
250
A <- indique la version
î——- Indique la référence
Diode
La diode est le semi-conducteur le plus simple que l’on puisse réaliser. Elle ne comporte en effet qu’une jonction PN. Ses deux électrodes s’appellent la cathode (K) et l’anode (A).
La diode a trois fonctions dans WAO-G. D’une part elle permet de fournir au convertisseur analogique/digital contenu dans le microcontrôleur les informations relatives à la consommation de courant des moteurs. D’autre part elle protège le microcontrôleur des
crêtes de tension qui se produisent sur l’alimentation lorsque les moteurs tournent. Enfin, elle est utilisée dans l’alimentation stabilisée pour augmenter légèrement la tension fournie par la diode Zener afin d’atteindre la valeur requise par le microcontrôleur.
FET (transistor à effet de champ)
Un transistor à effet de champ ou FET (pour Field Effect Transistor) a trois électrodes appelées le drain (D), la source (S) et la porte
ou grille (G) qui correspondent en première approximation aux électrodes d’un transistor classique avec, respectivement, le collecteur, l’émetteur et la base. L’impédance d’entrée d’un transistor à effet de champ est très élevée, que ce soit un modèle à jonction
ou un modèle MOS comme ceux utilisés ici.
Dans notre robot les FET sont utilisés en commutateurs et permettent au microcontrôleur de commander les moteurs.
Diode Zener
C’est une diode particulière qui, si on dépasse une certaine tension inverse à ses bornes (la tension de Zener) se laisse traverser par
un courant très important. Utilisée en directe elle fonctionne comme un diode normale. Utilisée en inverse avec un résistance de
limitation de courant elle permet de stabiliser une tension car celle présente à ses bornes reste constante quel que soit le courant qui
traverse la diode.
20
Un résonateur céramique présente la propriété de vibrer sur une fréquence très précise quand une tension alternative est appliquée
à ses électrodes. Il est donc utilisé pour stabiliser la fréquence de fonctionnement d’un oscillateur.
Dans ce robot, le quartz définit la fréquence de fonctionnement de l’horloge du microcontrôleur à la valeur précise de 6 MHz.
Buzzer piézo
C’est un minuscule haut-parleur dont le transducteur sonore n’est pas une membrane en carton mais un disque de céramique piézo
électrique. Cette céramique présente la particularité de se déformer quand elle reçoit un courant. C’est donc comme cela qu’elle
transforme les tensions variables qui lui sont appliquées en signaux sonores.
Moteur
Un moteur est un dispositif qui transforme l’énergie électrique en énergie cinétique. Il est constitué d’une bobinage placé dans le
champ magnétique créé par un aimant permanent. La répulsion entre le champ magnétique créé par le passage du courant dans le
bobinage et le champ fixe fait tourner l’axe dont le bobinage est solidaire.
Couronne dentée avec pignon
Cet engrenage résulte de l’association sur un même arbre d’un pignon et d’une couronne dentée. Il permet donc de transformer la
direction d’un mouvement avec un angle de 90 °.
Pignon denté
Ce type de pignon est installé sur l’arbre moteur. Il transmet le mouvement de l’arbre moteur aux autres engrenages.
Roue dentée avec pignon
Ce type d’engrenage résulte de la combinaison d’une roue dentée avec un pignon. Elle est utilisée pour transmettre le mouvement
en réduisant la vitesse tout en augmentant le couple (voir ci-après).
Roue dentée avec bossage
Ce type de roue dentée est munie d’un bossage. Elle est utilisée lorsqu’il faut préserver de l’espace entre deux roues dentées voisines. Elle est montée sur un arbre pour transmettre le mouvement.
19. SCHÉMA BLOC DE L’ÉLECTRONIQUE (P. 56)
Pile 9 V
Alimentation à économie d’énergie (TR10, 11, ZD, D1)
Senseur droit
Buzzer
Senseur gauche
Pile de 4,5 V
Convertisseur analogique/digital
LED
Commande moteur droit
TR 3, 4, 7, 8
Microcontrôleur
Clavier
Commande moteur gauche
TR1, 2, 5, 6
20. SCHÉMA ÉLECTRONIQUE (P. 57)
21. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE L’ÉLECTRONIQUE (P. 58)
WAO-G est piloté par un microcontrôleur programmé en logique floue. C’est lui qui contrôle l’intégralité des actions réalisées par
WAO-G.
Microcontrôleur
C’est le cœur de WAO-G. Il reçoit ses ordres à partir du clavier et les interprète en fonction d’un programme qu’il contient dans sa
mémoire morte ou ROM. Il commande ensuite en conséquence les moteurs, le buzzer et la LED. Il reçoit des informations à partir
des senseurs ou bien encore de la consommation de courant des moteurs grâce à son convertisseur analogique/digital (figure 1).
Clavier
Le clavier est constitué de 26 interrupteurs groupés selon une matrice de 4 sur 7. L’intérêt de ce mode de câblage est de nécessiter
beaucoup moins de liaisons entre le clavier et le microcontrôleur soit 11 au lieu de 27 dans un câblage normal (figure 2).
Alimentation stabilisée à économie d’énergie
Lorsque WAO-G n’est pas utilisé, c’est à dire lorsqu’il est en mode sommeil ; il ne consomme que très peu de courant, en partie
grâce à une alimentation stabilisée à faible courant de repos.
21
Le courant qui traverse la diode Zener est très faible en raison de la valeur importante de la résistance R11. Ce courant est donc
insuffisant pour alimenter WAO-G. Il est amplifié par TR11 et TR10 câblés en montage darlington ce qui leur confère un très grand
gain (figure 3).
LED
La LED est utilisée pour indiquer l’état de WAO-G. Elle s’allume quand il est en état de recevoir des commandes et s’éteint lorsqu’il est en mode sommeil ou lorsqu’il est en train d’exécuter une commande ou un programme. La résistance R15 limite le courant à une valeur correcte pour la LED (figure 4).
Circuit du buzzer
Le microcontrôleur génère un signal à fréquence audible qui, amplifié par le transistor TR9, commande le buzzer piézo. La céramique contenue dans ce buzzer présente la particularité de se déformer quand elle reçoit un courant ; c’est ce que l’on appelle l’effet piézo électrique. C’est donc comme cela qu’elle transforme les tensions variables qui lui sont appliquées en signaux sonores
(figure 5).
Entrée du convertisseur analogique/digital
Le microcontrôleur utilisé sur WAO-G contient un convertisseur analogique/digital qui sert à mesurer la consommation des moteurs
sur les piles ainsi que leur tension nominale. Le résultat de cette mesure est ensuite utilisé par le moteur d’inférence pour faire fonctionner les moteurs plus longtemps au fur et à mesure que la tension des piles baisse puisque les moteurs tournent alors moins vite.
Les diodes et la résistance servent de protection d’entrée du microcontrôleur vis à vis des pointes de tension qui se produisent sur
l’alimentation lorsque les moteurs tournent (figures 6.1 et 6.2)
Senseurs droit et gauche
Les senseurs droit et gauche agissent sur des interrupteurs lorsqu’ils sont actionnés ou touchent un obstacle. Le microcontrôleur peut
alors prendre les décisions nécessaires en fonction du programme qu’il exécute (figure 7).
Circuits de commande des moteurs
Les circuits de commande des moteurs permettent à chaque moteur de s’arrêter et de tourner dans un sens ou dans l’autre en fonction des ordres donnés par le microcontrôleur. Chaque moteur nécessite 4 transistors à effet de champ (FET) pour le commander
(figure 8).
Examinons par exemple le principe de commande du moteur gauche (figure 9). Lorsque tous les transistors sont bloqués, aucun courant ne peut traverser le moteur et celui-ci est donc à l’arrêt. Lorsque TR2 et TR5 sont conducteurs, le courant circule de ML1 vers
ML2 et le moteur tourne en avant. Lorsque TR1 et TR6 sont conducteurs, le courant circule de ML2 vers ML1 et le moteur tourne
en arrière.
22. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA MÉCANIQUE (P. 62)
WAO-G est constitué d’une partie électronique et d’une partie mécanique. Le circuit électronique est l’équivalent du cerveau humain
alors que la partie mécanique constituée par les moteurs, les engrenages et les roues peut être considérée comme étant l’équivalent
des jambes et des pieds qui exécutent les mouvements dictés par le cerveau.
Nous allons étudier ici comment le mouvement des moteurs est transmis aux roues.
1. Moteur
2. Pignon denté (12 dents)
3. Couronne dentée (24 dents) avec pignon
4. Couronne dentée avec pignon (12 dents)
5. Roue dentée plate (32 dents) avec pignon
6. Roue dentée plate avec pignon (12 dents)
7. Roue dentée (36 dents) avec pignon
8. Roue dentée plate avec pignon (12 dents)
9. Roue dentée plate (24 dents) avec bossage
Rôle des engrenages
Un engrenage a quatre fonctions principales.
1. La transmission du mouvement
Il existe divers moyens pour transmettre un mouvement tels que les engrenages, les chaînes, les courroies, les cames, les arbres de
transmission, les leviers, etc.
WAO-G utilise des arbres de transmission et des engrenages pour transmettre le mouvement des moteurs aux roues.
2. Le changement du sens de rotation
Lorsqu’un mouvement est transmis par des engrenages, le mouvement change de sens au niveau de chaque engrenage, ainsi que la
vitesse et le couple comme il est expliqué ci-après.
Dans l’exemple ci-dessous où deux engrenages identiques sont en prise, la vitesse et le couple ne changent pas alors que le sens de
rotation des deux engrenages est inverse. La roue motrice tourne dans le sens des aiguilles d’une montre et la roue entraînée tourne dans le sens inverse.
Roue motrice
Roue entraînée
Sens des aiguilles d’une montre
Sens inverse des aiguilles d’une montre
Changement de sens de rotation et d’axe de rotation (engrenages 2 et 3)
Lorsque le pignon entraîné par le moteur tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, la couronne dentée tourne en sens inverse
22
des aiguilles d’une montre et avec un angle de 90° par rapport à l’axe moteur.
3. La modification de la vitesse de rotation
Si des engrenages de tailles différentes sont en prise, la vitesse de rotation change. Dans WAO-G la vitesse de rotation initiale des
moteurs, qui est de 7 200 tours/minute, est réduite par un train d’engrenages afin d’entraîner les roues à une vitesse beaucoup plus
faible.
Considérons l’exemple où un pignon à 12 dents entraîne une roue à 32 dents. Lorsque le pignon a fait un tour complet, soit 12 dents,
la roue n’a fait quant à elle que 12/32 de tour. En d’autre termes, la vitesse de rotation est réduite dans le même rapport que celui
du nombre de dents des engrenages.
Réduction de vitesse totale de WAO-G
Compte tenu du nombre de dents des différents engrenages de WAO-G, la réduction totale qui en résulte est la suivante (les n° correspondent aux n° des engrenages visibles sur la figure de la page 62) :
1.
2 -> 3
rapport 12/24
2.
3 -> 4
rapport 1 (les roues 3 et 4 sont sur le même axe)
3.
4 -> 5
rapport 12/32
4.
5 -> 6
rapport 1 (idem 2.)
5.
6 -> 7
rapport 12/36
6.
7 -> 8
rapport 1 (idem 2.)
7.
8 -> 9
rapport 12/40
De ce fait le rapport de réduction total est égal à : 12/24 x 1 x 12/32 x 1 x 12/36 x 1 x 12/40 = 20 736/1 105 920 soit encore 9/480 ou 0,01875
4. La modification du couple
Lors d’une transmission de mouvement par engrenages, le couple est également modifié. Le couple des moteurs de WAO-G est égal
à 20 gcm ce qui est beaucoup trop faible, compte tenu du poids du robot, pour faire tourner ses roues.
De ce fait, les engrenages sont utilisés pour augmenter ce couple tout en réduisant la vitesse de rotation comme nous venons de le
voir. Un couple de 20 gcm signifie que le moteur peut soulever un poids de 20 grammes au moyen d’une ficelle qui s’enroule sur
un tambour de 1 cm de rayon couplé à son arbre comme le montre la figure.
Accroissement du couple
Etudions le processus d’accroissement du couple TM. Tout d’abord il nous faut calculer le couple du pignon moteur TP.
1 cm = 10 mm
Pignon moteur
TM
TP
RP = 3 mm
20 g
F
Moteur
Le rayon de l’engrenage est égal au nombre de dents divisé par 4 dans le cas d’un engrenage de module 0,5. Le rayon de l’engrenage du pignon moteur est donc : RP = 12/4 = 3 mm
La couronne dentée à 24 dents, de même module 0,5 sinon l’engrenage ne pourrait fonctionner, a donc un rayon d’engrenage de :
RF = 24/4 = 6 mm
Lorsque le couple TP est fourni au pignon moteur, la force générée au niveau des dents du pignon moteur est donnée par la relation
TP = F x RP = F x 12/4
ou encore F = TP x 4/12
TF = TP x 4/12 x RF
soit TF = TP x 4/12 x 24/4
soit encore TF = TP x 24/12
On constate donc que le couple est multiplié dans le rapport 24/12 ce qui correspond exactement à l’inverse du rapport des vitesses
ou bien encore du rapport des nombres de dents des engrenages.
En d’autres termes, dans le cas de WAO-G, le couple total dont on dispose au niveau des roues est égal à :
TT = TM (couple moteur) x 53,33 (inverse du rapport de réduction de vitesse ) x 2 (nombre de moteurs) soit :
TT = 20 x 53,33 x 2 = 2 133,3 gcm
F
Pignon
Roue dentée
TP
TF
RP = 12/4
RF = 24/4
Qu’est-ce qu’un couple ?
L’unité de mesure du couple est le gcm ou gramme centimètre. Elle prend donc en compte un poids et une distance. C’est un concept
mathématique similaire au principe du levier schématisé sur la figure ci-jointe. Un petit bras de levier et une force importante sont
équivalents à une force relativement faible exercée sur un grand bras de levier.
Importé et distribué par :
Selectronic • 86, rue de Cambrai • 59000 LILLE
Tel.: (0) 328.550.328 • FAX : (0) 328.550.329
www.selectronic.fr
23
24

kit de robot dessinateur (logique floue)

Transcription

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