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♦✉ REPUBLIQUE ALGERIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSIGNEMENT S

♦✉ REPUBLIQUE ALGERIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSIGNEMENT SUPÉRIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université Abou Bekr Belkaid de Tlemcen Faculté de technologie Département de Génie Electrique Electronique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE POUR L’OBTENSION DU DIPLOME DE MASTER ACADEMIQUE Spécialité : « Electrotechnique » Option : « Commande des machines électriques » Présenté par ABED Sadek et MEHIAOUI Mohammed Interface graphique pour piloter un bras de robot à travers une carte Arduino Sous la direction de Mr MELIANI SM Soutenu publiquement le17/09/2015 devant la commission d’examen : Membres du jury : Mr B. BENYAHIA Président MCB U.A.B-Tlemcen Mr S. M. MELIANI Encadreur MCA U.A.B-Tlemcen Mr M. C. BENHABIBE Examinateur MCB U.A.B-Tlemcen Mme S. CHEKROUN Examinateur MCB U.A.B-Tlemcen Année universitaire 2014 – 2015 Dédicaces 1 Je dédie ce travail : - à mes très chers parent qui ont tant prié pour ma réussite, de m’avoire encouragé et d’aidés à devenire ce que je suis - à mes chers frères houssem ddine qui m’a bien aidé, nassim, fodhel, zakaria, et sœur imane. - à toute la promo Électrotechnique 2015, - à ma famille, mes tonte mes cousins. - à tous mes amis surtout hamza qui nous a prétés sont robots pour la realisation de notre projet et tous ceux qui m'ont aidé à faire ce travail de prés et de loin. Sadek Abed Tlemcen, le 15 septembre 2015 Dédicaces 2 Je dédie ce travail : - à mon cher père et ma chère mère, - à mes chères frères Mourad, Abderezzak et mustapha.. - à toute la promo Électrotechnique 2015, - à tous ceux qui m'ont aidé à faire ce travail, - à tous mes ami(e)s spécialement Abderezzak et Abdelaziz et à toutes ma famille de prés et de loin. Mohammed Mehiaoui Tlemcen, le 15 septembre 2015 Remerciements Ce document présente les travaux effectués dans le cadre de notre projet de fin d’étude de Master au Département de Génie Électrique et Électronique de la Faculté de Technologie de l’Université Abou Bekr Belkaïd de Tlemcen. Nous sommes honorés que Monsieur BENYAHIA Boumediene, maitre-assistant à l’Université Abou Bekr Belkaïd de Tlemcen, ait accepté de présider et d’honorer de sa présence le jury de soutenance du présent mémoire de Master. Nous tenons à exprimer nos plus sincères remerciements à notre encadreur, le Docteur MELIANI Sidi Mohammed, Maitre de conférences à l’Université Abou Bekr Belkaïd de Tlemcen. Nous lui sommes reconnaissants pour la confiance dont il nous a fait preuve, pour l’intérêt qu’il a porté à ce travail, malgré les charges qu’ils assument actuellement et pour ses précieux conseils qui nous ont permis une progression concrète dans ce projet. Nous sommes honorés que Madame CHEKROUNE Siham et Monsieur et monsieur Chokri BENHABIBE, respectivement maitre-assistante et maitre de conférences à l’Université Abou Bekr Belkaid de Tlemcen d’avoir accepté d’évaluer ce travail en qualité d’examinateurs. Sadek Abed, Mehiaoui Mohammed Tlemcen, le 15 septembre 2015 Nomenclature Les principales notations et abréviations utilisées dans ce mémoire sont explicitées ci-dessous, sous leur forme la plus couramment employée dans le domaine du génie électrique. Grandeurs électriques et mécaniques Nom Symbole Unité Temps t s Tension U V Courant I A Puissance P W Fréquence f Hz Couple C Nm Angle (position) Ɵ °, rad Glossaire  MCC Moteur à Courant Continu  MLI Modulation par largeur d’impulsion  PI correcteur Proportionnel Intégrale  Ki coefficient du correcteur intégral  Kp coefficient du correcteur Proportionnel  PWM Pulse With Modulation  DC Direct Current  PC Personnel Computer Sommaire Introduction générale…………………………………………………………….....…...1 Chapitre I : ETAT DE L’ART ………………………………………………....….….....3 1. Introduction : …………………………………………………………….….……....3 2. Types de robots :…………………………………………………..…….…………...5 3. Structure d’un robot :…………………………………………..…….……………..5 4. Motorisation :………………………………………………..……….……………...6 5. Les capteurs :………………………………………………..…....….……………....7 Conclusion :……………………………………………………….....….……………......9 Chapitre II: Description matérielle et logicielle..………......……….……………..…10 1. Introduction:……………………………………………..………….………………...11 2. Le bras manipulateur KSR10 :………………….….............................................11 3. La carte Arduino:………………………………......………………………………....14 4. environnement de programmation :………………….….………………………......18 4.1. Logiciel Arduino : ……………………………….....….………………………......18 4.2 .Langage de programmation Processing …………..…………………………….19 5. Conclusion :…………………………………………..........................................… 20 Chapitre III : Réalisation matérielle et logicielle……......……………………….....…21 1. Introduction:……………………………………....…………………………………..22 2. Description des différentes parties:……………..…..……….……………………....23 2.1 Interfaces de commande (joystick) :……………...….…………………………….24 2.2 Réalisation de l’interface graphique:……………..……………………………......24 2.3. Communication RS232: ………………………………………………………......25 2.4. Réalisation d’une carte d’interface:………………..…….…………………….....28 2.4.1. Partie commande:…………………………………..…………………….……...28 2.4.2. Partie puissance:……………………………………..……………………….…..29 3. Commande et Asservissement:…………………....…................................……....31 4. Sortie PWM:………………………………………..……................................…....32 5. Conclusion:……………………………………….……………………….……….….34 Conclusion générale:……………………………………………………………..……..35 Bibliographie……………………………………………..……………………………..36 Annexe…………………………………………………………………………………..37 Table des figures Chapitre I : ETAT DE L’ART Figure I.1 : Scène de R. U. R. montrant les trois robots ..……………………………03 Figure I.2 : Premier robot industriel ‘Unimate’... …………………………………….04 Figure I.3 : Une ligne de production robotisée ……….…………………………….. .04 Chapitre II : description de projet Figure II.1 : le bras manipulateur KSR10……………………………...…………….11 Figure II.2 : schéma des articulations du bras………………...................................12 Figure II.3 : vue le long de l'axe Y ………………………......................................13 Figure II.4 : Éclaté d'un MCC à aimant permanent…………...................................14 Figure II.5 : La Carte Arduino Uno………….………………………….….………..15 Figure II.6 : Les chronogrammes de PWM……………………………….…………18 Figure II.7 : Présentation de l’EDI ……………………………………………….….19 Figure II.8 : Interface d'utilisation de Processing…………………………….……..28 Chapitre III : réalisation de projet Figure III.1 : Schémas synoptique simplifié du système….……………………………23 Figure III.2 : Schéma synoptique du système …….……………………………………23 Figure III.3: Logitech Force 3D Pro …………………………………………………...24 Figure III.4: Interface graphique ………………………………………………….……25 Figure III.5 : Organigramme d’interface de commande…………………………….….26 Figure III.6 : Organigramme de fonctionnement de la carte de commande……………28 Figure III.7 : Schéma fonctionnel de l’ensemble (commande et puissance)…………...29 Figure III.8 : commande d’un moteur à C.C dans 2sens de rotation …………………..29 Figure III.9 : La carte de puissance dans logiciel ISIS ………………………………...30 Figure III.10 : Carte de puissance réalisée……………………………………………...31 Figure III.11 : Potentiomètre angulaire……………………………………………...….31 Figure III.12 : Schéma block de la boucle de régulation………………………………..31 Figure III.13 : Un signal PWM pour un rapport cyclique égal à 50%..............................33 Figure III.14 : Un signal PWM pour un rapport cyclique égal à 99%..............................33 Figure III.15 : résultat obtenue après l’implémentation du correcteur P..........................34 Figure III.16 : résultat obtenue après l’implémentation du correcteur PI.........................34 Introduction générale Page 1 Introduction générale Le développement de la science et de la technologie, dans les domaines de l’électronique, l’informatique, mathématique et la mécanique, a permis à l’homme de construire des robots hautement perfectionnées capables de se substituer à l’humaine dans ses fonctions motrices, sensorielles et intellectuelles en leur conférant une intelligence artificielle, comme les robots d’exploration, les robots d’intervention, les robots ludiques, les robots de service, industriel, etc. Parmi tous ces robots nous nous sommes intéressées au bras manipulateur qui est énormément utilisé dans le milieu industriel car il peut réaliser des tâches de façon répétitive, à hautes vitesses, pour satisfaire des temps d’exécution désirés. Ces robots ont besoin d'une phase de programmation afin de générer les plans d'actions nécessaires pour l'exécution des tâches. Un système de programmation des robots d'assemblage doit assurer trois fonctions principales. La phase de programmation est une phase très importante pour générés les trajectoires nécessaires pour réaliser les tache désirés. Nous avons choisi la réalisation d’une interface graphique pour commander un bras manipulateur KSR10 par un joystick à travers une carte Arduino. Pour cela nous avons divisé notre travaille selon le plan suivant : Dans le premier chapitre, nous commençons par une présentation générale sur les robots, leurs développements, leur évolution dans le temps, leurs constitutions, leurs types et en fin leurs structure. Le deuxième chapitre est consacré à la description du bras KSR10 (mécanique, électrique), l’architecture de la carte de commande, le développement de l’interface graphique et la programmation de la carte de commande. Le troisième chapitre comporte les différentes étapes suivies pour la réalisation de l’interface graphique et des circuits de commande. Enfin notre travail s’achève par une conclusion générale et quelques perspectives. Chapitre 1 Etat de l’art Chapitre I : ETAT DE L’ART Chapitre 1 Etat de l’art Page 3 1. Introduction Le mot robot a été introduit pour la première fois dans une pièce de théâtre écrite en 1920: « les robots universels de Rossum » (Rossum′s Universel Robots) par le tchèque Karel Capek. C’est également un terme qui est dérivé du verbe « robota » qui signifie en tchèque «travail forcé ». Dans les années quarante, l’invention des transistors et des circuits intégrés a permis de miniaturiser et développer des circuits électronique. Ce qui a ouvert de nouveaux horizons à la fabrication de robots. En 1945 il y a eu l’invention du premier robot programmable. En 1954, il y a eu l’invention du premier robot industriel. Cependant, l’application du robot n’a vu le jour qu’en 1961 dans l’usine de Général Motors pour extraire des pièces d’une cellule de fonderie sous pression. Ce bras manipulateur exécutait des commandes stockées sur un tambour magnétique [XA 11]. FIGURE 1.1 – Scène de R. U. R. montrant les trois robots. [XA 11] L’organisation internationale de normalisation (ISO) a défini un robot industriel comme étant un manipulateur automatiquement commandé, reprogrammable et possédant trois axes ou plus [XA 11]. Chapitre 1 Etat de l’art Page 4 FIGURE 1.2 – Premier robot industriel ‘Unimate’[W7]. Ces robots manipulateurs sont reprogrammables et peuvent effectuer de nombreuses tâches telles que déplacer des matériaux, des pièces, et certaines autres tâches. Cette définition englobe une grande variété de manipulateurs robotiques. La présence des robots manipulateurs dans l’industrie est uploads/Litterature/ memoire-arduino.pdf