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République Algérienne Démocratique Et Populaire Ministère De L’enseignement Sup

République Algérienne Démocratique Et Populaire Ministère De L’enseignement Supérieure Et De La Recherche Scientifique Université DR Moulay Tahar Saïda Faculté des sciences et technologie Département d'électronique Mémoire de Fin d’Etudes Pour l’obtention d’un diplôme de : Master en électronique instrumentation Thème : Commande et contrôle du bras manipulateur du ROB3. Présenté par :  Dahmani Fatima Zohra  Damou Ahlem Membre des jurys : Mr Mostephai Lotfi Président Mr Bouhamedi Merzoug Examinateur Mr Berber Redouane Encadreur Année Universitaire 2018/2019 Résumé : Notre projet consiste à faire l’étude et la conception de la commande électrique des moteurs du ROB3 présent dans l’université DR Moulay Tahar Saida, et implémenter une commande en position sur microcontrôleur (Arduino Méga). Une carte de puissance à base du driver L298N est réalisée, des boutons poussoirs et un module joystique sont ajoutés pour faire bouger le bras manipulateur automatiquement ou manuellement afin d’atteindre une position définit initialement ou choisi par l’utilisateur. Les étapes de mise en œuvre de notre système ainsi que l’évaluation des résultats sont présentées montrent l’importance de l’application développée dans notre laboratoire avec les moyens du bord. Abstract: Our project is to study and design the electrical control of the ROB3 motors present in DR Moulay Tahar Saida University, and to implement a control in position on a microcontroller (Arduino Mega). A power card based on the driver L298N is made, push buttons and a joystick module are added to move the manipulator arm automatically or manually to reach a position initially defined or chosen by the user. The stages of implementation of our system as well as the evaluation of the results are presented show the importance of the application developed in our laboratory with the means of the edge. صخ مل: يهدف مشروعنا إلى دراسة وتصميم التحكم الكهربائي لمحركات ROB3 الموجودة في جامعة الدكتور طاهر موالي بسعيدة، ولتطبيق ال تحكم تم وضعه على متحكم دقيق (Arduino Mega). تم و إنشاء بطاقة ال طاقة التي تعتمد على د ائ ق التشغيل L298N ، و إضافة أزرار الضغط ووحدة التحكم ال ذراع ي لتحريك ذراع الروبوت تلقائيًا أو يدويًا للوصول إلى وضع تم تحديده في البداية أو اختياره من قِبل المستخدم. تقييم النتائج و مراحل تنفيذ نظامنا و مشروعنا ي ظهر ان أهمية التطبيق الذي تم تطويره في مختبرنا باستخدام ال وسائل الموجودة و الحاضرة REMERCIEMENTS Avant tout nous remercions dieu qui nous a éclairé notre route et qui nous a donnés la fois et le courage de persister et de continuer en dépit de n’importe quel obstacle. Nous tonnons à remercier notre encadreur « Dr. BERBER REDOUANE » pour son encadrement, Sa patience et ses conseils afin d’aboutir a ce travail. Nous remercions tous les enseignants du département de ʺ l’ELECTRONIQUEʺ du centre universitaire Dr Moulay Tahar. Nous remercions Monsieur Bouhamedi Merzouge pour sa disponibilité et ses, conseils concernant la méthodologie du mémoire. Nous remercions également tous les membres du jury. Dahmani, Damou. Dédicace Il est naturel que ma pensée la plus forte aille vers ma mère, à qui je dois la vie et une part essentielle de ma personnalité. Qu'elle sache que l'amour qu'elle me donne continue à m'animer et me permet d'envisager l'avenir comme un défi. Ce travail est dédié au père décédé, qui m'a toujours motivé dans mes études. Comment je vous souhaite à mes côtés en ce jour, parce que je sais que si vous étiez ici pour être satisfait de moi, que Dieu ait pitié de vous, âme précieuse. Je ne saurais oublier de remercier toutes les personnes qui me sont chères, en particulier mes frères et sœurs. Pour leur soutien et leur amitié. A mes chères sœurs Fatiha, Sihem, Kheira, Karima, pour leurs encouragements permanents, et leur soutien moral, A mes chers frères, AL Habib, Fathi, pour leur appui et leur encouragement, À mon petit amoureux Mouffak Mohammed je t'aime À ma sœur Ahlem et à mon partenaire dans cette note et à mon amie Nebia. Dahmani Fatima Zohra. Dédicace Je dédie ce travail à mes chers parents qui ont soif de succès et qui m’ont encouragé en particulier ma mère, la meilleure amie, ainsi que l’encadreur « Dr. BERBER REDOUANE », mon amie «Dahmani Fatima Zohra »Sa famille respectable et mon amie «Souihe Rabia». Damou Ahlem. SOMMAIRE Remerciements ......................................................................................................................... dédicace ..................................................................................................................................... Résumé ...................................................................................................................................... Introduction générale .............................................................................................................. Chapitre I: Généralités sur les robots et description du ROB3 ....................................... 2 I.1. Introduction : ......................................................................................................... 2 I.2. La robotique :......................................................................................................... 2 I.3. Le robot : ............................................................................................................... 2 I.4. L’histoire de la robotique :.................................................................................... 2 I.5. Catégories de robots .............................................................................................. 7 I.5.1. Robots mobiles (à roues) : ......................................................................... 7 I.5.2. Robots volants : .......................................................................................... 7 I.5.3. Robots sous-marins : .................................................................................. 8 I.5.4.Robots humanoïdes : ................................................................................... 8 I.5.5. Robots anthropomorphes :........................................................................ 8 I.5.6. robot programmable : ............................................................................... 9 I.5.7. robot intelligent .......................................................................................... 9 I.5.8. Robots manipulateurs : ........................................................................... 10 I.6. Différents usages des robots : ............................................................................. 10 I.7. Présentation du ROB3 :...................................................................................... 11 I.8. Espace du travail du manipulateur ROB3 : ...................................................... 11 I.9. Propriétés du ROB3 : ......................................................................................... 12 I.9.1. Propriétés électriques : ............................................................................ 12 I.9.2. Propriétés mécaniques : .......................................................................... 12 I.01. Les actionneurs (les moteurs) : ........................................................................ 13 I.10. Les capteurs (des potentiomètres): ................................................................... 14 I.12. Conclusion : ........................................................................................................ 15 Chapitre II : SOFTWARE....................................................................................... 18 II.1. Introduction : ...................................................................................................... 18 II.2. Présentation de l’Arduino: ................................................................................ 18 II.3. Définition de module Arduino Méga 2560 : ..................................................... 19 II.4. La partie software (Logiciel Arduino): ......................................................... 19 II.5. Structure du programme: ............................................................................... 21 II.6. la Partie Hardware .......................................................................................... 21 II.6.1. La carte Arduino Méga 2560 : .............................................................. 21 II.6.2. Synthèse des caractéristiques : .............................................................. 22 II.6.3. Alimentation : ......................................................................................... 23 II.6.4. Entrées et sorties numériques : ............................................................. 23 II.7. Présentation générale de Proteus (ISIS et ARES): ..................................... 25 II.8. L’éditeur de schéma ISIS : ............................................................................. 25 II.8.1. Interface utilisateur : .............................................................................. 26 II.8.2. Etapes de la saisie de schéma : ............................................................ 27 II.9. ARES : ................................................................................................................ 27 II.10. Procédure de création d'une carte électronique (circuit PCB): ............. 28 II.11. Le placement des composants : ................................................................... 29 II.11.a. Placement automatique : ..................................................................... 29 II.11.b. Placement Manuel : .............................................................................. 29 II.12. Le routage : ...................................................................................................... 29 II.12.a. Routage manuel : .................................................................................. 29 II.12.b. Routage automatique : ......................................................................... 30 II.13. Conclusion : ..................................................................................................... 30 Chapitre III :Commande et Contrôle d'un Bras Manipulateur de robot ............ 34 III.1. Introduction : ................................................................................................... 32 III.2. Présentation de projet : .................................................................................... 32 III.3. Le Driver L298 : ................................................................................................ 33 III.3.1. Description L298xx (H-Bridge Motor Driver): ................................. 33 III.3.2. Les Pins: ................................................................................................. 35 III.3.3. Les Avantages du L298N ...................................................................... 36 II.3.4. Principe de fonctionnement du pilote (Command du L298N): ......... 36 III.4. Le Câblage : ....................................................................................................... 38 III.5. Programmation : (Code / Programme avec Arduino IDE) .......................... 39 III.6. Type de commande : ......................................................................................... 39 III.6.1. Régulateur PID : ................................................................................... 39 III.6.2. Le signal de commande PWM(MLI) : ................................................ 40 III.7. Simulation de 2 moteurs DC commandés par Arduino Uno : .................... 40 III.8. Notre Carte de Commande en Puissance : ..................................................... 41 III.9. Schéma global de la carte de commande (pour les 6 moteurs): ................... 42 III.10. Le circuit imprimé de la carte de commande en puissance (PCB): ........... 43 III.11. Equipement de commande : .......................................................................... 43 III.12. Le Joystick : ..................................................................................................... 44 III.13. Les boutons poussoir : .................................................................................... 44 III.14. Description de fonctionnement de notre montage : ..................................... 45 III.13. Conclusion : ..................................................................................................... 49 Conclusion générale ................................................................................................................. Bibliographie ............................................................................................................................ Liste des figures Figure 1.1: Robot Unimate. ............................................................................................. 3 Figure 2: Chaîne de production robotisée ............................................................... 3 Figure 3 : Robot Puma. ................................................................................................... 3 Figure 4: Premier robots mobiles. .................................................................................. 4 Figure 5 : Essor de la robotique ..................................................................................... 5 Figure 6 : (Spirit & Opportunity). ................................................................................. 5 Figure 7: les Robot d’Asimo et Aibo…………………………………………..6 Figure 8: Kengoro robot. ................................................................................................ 6 Figure 9. Robot mobile à roues. ...................................................................................... 7 Figure 10 : Robot volant. ................................................................................................ 8 Figure 11: Robot sous-marin (exp : ULISSE et SAAB) .............................................. 8 Figure 12. Robot humanoïde ASIMO ..................................................................... 9 Figure 13. Robots anthropomorphes de HONDA. ....................................................... 9 Figure 14. Robots programmables. ................................................................................ 9 Figure 15 : Robots intelligents. (exemple : robot Sophia). ........................................ 10 Figure 16 : Robot manipulateur. .................................................................................. 10 Figure 17: Photo du ROB3 dans le laboratoire illustrant les 6 moteurs. ................. 11 Figure 18: Zone active de travail du ROB3. ................................................................ 11 Figure 19: Les dimensions du robot ROB3. ................................................................ 13 Figure 20: Architecture d'un MCC à aimant permanent avec engrenages. ............ 14 Figure 21: moteur CC avec engrenage et un capteur potentiométriques. ............... 15 Figure 22 : Vue d’ensemble et interface du logiciel Arduino ................................... 19 Figure 23 : Message d'Erreur. ...................................................................................... 21 Figure 24: Composent de la carte Arduino Mega 2560. ........................................ 22 Figure 25 : Interface utilisateur ISIS. ....................................................................... 26 Figure 26: Organisation de la boite à outils ISIS. ................................................... 27 Figure 27 : Organigramme des Etapes de la saisie de schéma. ........................... 28 Figure 28 : Fenêtre principale ARES ........................................................................ 29 Figure 29: Fenêtre de placement automatique. ....................................................... 30 Figure 30: Fenêtre de routage automatique. ........................................................... 31 Figure 31 : Schéma simplifié montrant la conception de notre uploads/Geographie/ commande-et-controle-du-bras-manipulateur-rob3-a-imprime.pdf