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1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement S

1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie d’Oran MOHAMED BOUDIAF FACULTÉ DE GÉNIE ÉLECTRIQUE DÉPARTEMENT D’AUTOMATIQUE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLÔME D’INGENIEUR D’ETAT EN AUTOMATIQUE Réalisé par : Mr.HAMANE BEKHADA Mr.AZROUG MOHAMED Encadreur : Mr. K.YAHIAOUI Membre du jury : Président : Mr. OMARI Examinateur : Mr. MECHE Examinateur : Mme. HOUARI E-mail :hamane.bekhada@yahoo .com Promotion 2008 ORAN 22 juin 2008 Réalisation d’un robot mobile commandé par PC (Phase I) 2 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie d’Oran MOHAMED BOUDIAF FACULTÉ DE GÉNIE ÉLECTRIQUE DÉPARTEMENT D’AUTOMATIQUE PROJET DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLÔME D’INGENIEUR D’ETAT EN AUTOMATIQUE Accord de dépôt de mémoire Président du jury : Monsieur. OMARI Date : 22/06/2008 Signature : ………. Encadreur : Monsieur K.YAHIAOUI Date : 22/06/2008 Signature : ………. 3 Nous remercions ALLAH tout puissant de nous avoir donné les moyens et la force d’accomplir ce modeste travail. Nous tenons à remercier vivement Mr YAHIAOUI KAMEL notre encadreur, qui a donné un sens à notre travail grâce à ses conseils et ses orientations significatives. Nous tenons aussi exprimer notre sincère et profonde reconnaissance a Mr Dahmani et a Mr Djoub et aussi a Mr Meche. Nous exprimons notre gratitude à l’ensemble des professeurs du département d’automatique qui ont contribué à notre formation, on les prie de bien vouloir croire à notre gratitude en espérant que cet humble travail de trois années fera crédibilité de leurs efforts. Nous voudrons également remercier tous nos camarades qui étaient à nos cotés aux liens fraternels et amicaux qui ont germé dans notre esprit. Nos remerciements s’adressent également à tous membres de Jury, qui ont accepté de nous honorer de leur présence et de juger notre travail Merci. Et à toute personne ayant contribué de près ou de loin à notre soutien moral. HAMANE BEKHADA AZROUG MOHAMED 4 Dédicace Je dédie ce modeste travail : A mon père, A ma mère, A mes frères, A toute ma famille, Pour leur patience, leur compréhension et leur soutien A mes cousins et mes amis les plus proches, et A mon ami AZROUG MOHAMED avec qui j’ai partagé les peines et les joies de ce projet fin d’étude, HAMANE BEKHADA 5 Dédicace A mes très chers parents A mes frères et mes sœurs, Qui m’ont soutenu durant toutes mes études, A toutes la famille grandes et petits, A touts mes collègues de ma promotion, Ainsi a mon ami HAMANE BEKHADA. Je dédie ce mémoire à AZROUG MOHAMED 6 Sommaire Préambule. 11 CHAPITRE I : Généralités sur la robotique mobile. Ι.1.Introduction. Ι.2.Définition. Ι.3.La structure mécanique. Ι.3.1.Le châssis. Ι.3.2.La structure. Ι.3.3.La locomotion. Ι.3.3.1.Les roues Ι.3.3.2.Les pattes. Ι.3.3.3.Les chenilles. Ι.3.4.Le choix des moteurs (Les actionneurs). Ι.4.la structure de commande ou électronique. Ι.4.1.Les capteurs. Ι.4.1.1.les capteurs externes (capteurs d’environnements). Ι.4.1.2.les capteurs interne (capteur proprioceptif). Ι.4.2.Les interfaces de puissance des moteurs. Ι.4.3 .les centres de contrôle (le cerveau d’un robot). Ι.4.4 .L’alimentation. 13 14 15 15 15 16 16 16 17 17 18 18 18 18 19 19 19 CHAPITRE II : La technologie des moteurs pas à pas ΙΙ. 1. Introduction. ΙΙ. 2. Définition. ΙΙ. 3. Différent types de moteurs pas à pas. ΙΙ. 3.1 Moteur à aiment permanent. ΙΙ. 3.2 Moteur à reluctance variable. ΙΙ. 3.3 Moteur hybride. ΙΙ. 4. Le mode de contrôle. ΙΙ. 4.1. Le mode unipolaire. ΙΙ. 4.2..Le mode bipolaire. ΙΙ. 5. Caractéristiques couple et vitesse. ΙΙ. 5. 1.Couple d'arrêt ou couple de maintient. ΙΙ. 5. 2.Plage de démarrage. ΙΙ. 5. 3.Fréquence limite de démarrage. ΙΙ. 5. 4.Plage d'accélération. ΙΙ. 5. 5.Couple limite de travail. ΙΙ. 5. 6.Fréquence maximale des pas. ΙΙ. 6. configurions interne des bobines du moteur. ΙΙ. 6.1. Les moteurs à 4 fils (bipolaire). ΙΙ. 6.2. Les moteurs à 5 fils (unipolaire). ΙΙ. 6.3. Les moteurs à 6 fils. ΙΙ. 6.4. Les moteurs à 8 fils. ΙΙ. 7. Commande des moteurs pas à pas. ΙΙ. 8. Le mode de séquence. ΙΙ. 8.1. Pas entier. ΙΙ. 8.1.1. Monophasé. 21 21 21 21 22 22 23 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25 25 25 25 26 26 26 7 ΙΙ. 8.1.2. Biphasé. ΙΙ. 8.2. Demi pas. ΙΙ. 9. Commande de moteur pas à pas par des circuits intégrés spécialisés. ΙΙ.10 .Le critère de choix d’un moteur pas à pas. ΙΙ.11.Conclusion. 27 27 28 28 28 CHAPITRE III : La réalisation de la base mobile ΙΙΙ.1.La structure mécanique. ΙΙΙ.1.1. Le châssis. ΙΙΙ.1.2. La structure. ΙΙΙ.1.3. Les roues. ΙΙΙ.1.4. Les moteurs. ΙΙΙ.1.4.1.Calcul la vitesse de notre robot. ΙΙΙ.1.4.2.Le poids de notre robot. ΙΙΙ.2.La structure électronique. ΙΙΙ.2 .1.La carte mère (de commande). ΙΙΙ.2.1.1.Présentation des PIC. ΙΙΙ.2.1.2.Brochage du PIC 16F877. ΙΙΙ.2.1.3.Description du PIC 16F877-04. ΙΙΙ.2.1.4.L’Horloge. ΙΙΙ.2.1.5.Structure interne du PIC 16F877. ΙΙΙ.2.1.6.L’organisation de la mémoire. ΙΙΙ.2.1.7.Présentation des modules utilisés. ΙΙΙ.2.1.7.1.Timer 1. ΙΙΙ.2.1.7.2.L’USART. ΙΙΙ.2.1.8.Présentation de la communication série. ΙΙΙ.2.1.9.La carte mère. ΙΙΙ.2.2.Circuit de puissance. ΙΙΙ.2.2.1.Circuit L297. ΙΙΙ.2.2.2.Circuit L298. ΙΙΙ.2.3.La carte d’alimentation. ΙΙΙ.2.4.Le brochage entre les différents composants. ΙΙΙ.2.4.Conclusion. 30 30 30 30 31 31 31 31 32 32 33 33 34 34 35 36 36 37 38 39 40 41 42 43 44 44 CHAPITRE IV : La programmation du robot IV.1.La programmation du microcontrôleur PIC 16F877. IV.1.1.Le compilateur MIKRO C. IV.1.2.Le logiciel de programmation du PIC –WINPIC. IV.1.3.L’éditeur de schéma PROTEUS (version 7.1). IV.1.4. Le programme principal du robot. IV.1.4.1.Le programme principal. IV.1.4.2.Le sous programme de traitement des interruptions. IV.1.4.2.1.Traitement d’interruption provoqué par l’USART. IV.1.4.2.2.Le cas ou la donnée reçue est une commande. IV.1.4.2.2.1 Mode console de commande. IV.1.4.2.2.2.Détermination de la vitesse. IV.1.4.2.2.3.Gestion de l’interruption déclenchée par le Timer1. IV.1.4.2.1.2.2. Mode de commande par trajectoire. IV.1.4.2.1.2.Gestion de l’interruption déclenchée par le Timer1. IV.1.5.L’interface. 46 46 46 47 48 48 48 49 50 51 52 54 55 56 57 8 IV.1.5.1.L’interface principale. IV.1.5.1.1.Console de commande. IV.1.5.1.2.Commande trajectoire. IV.6 .Conclusion. Conclusion générale. ANNEXE. Références bibliographiques. 57 58 59 62 63 64 70 9 La liste des figures Figure. Ι.1 : Les robots mobiles. Figure. Ι.2 : Constitution d’un robot mobile autonome. Figure. Ι.3 : Gestion de navigation du robot avec une forme circulaire et une autre rectangulaire. Figure. Ι.4 : La forme classique avec une ou deux roues folles. Figure. Ι.5 : robot mobile avec des roues. Figure. Ι.6 : Robot Sony AIBO. Figure. Ι.7 : robot mobile avec chenille et une caméra. Figure. Ι.8 : Les différents moteurs utilisés dans la robotique. Figure. Ι.9 : Télémètres infrarouges Sharp. Figure. Ι.10 : capteur de position angulaire. Figure. ΙΙ.1:circulation de courant dans une bobine. Figure. ΙΙ.2:Moteur à aimant permanent. Figure. ΙΙ.3:Moteur à reluctance variable. Figure. ΙΙ.4:Exemple de rotor de Moteur hybride. Figure. ΙΙ.5:Moteurs hybride. Figure. ΙΙ.6 : Mode unipolaire. Figure. ΙΙ.7 : Mode bipolaire. Figure. ΙΙ.8:Domaines de fonctionnement du moteur pas à pas. Figure. ΙΙ.9:Synoptique de la commande d’un moteur pas à pas (Boucle ouverte). Figure. ΙΙΙ.1:Dimension et forme du châssis. Figure. ΙΙΙ.2:Roue motrice Figure. ΙΙΙ.3:Roue folle. Figure. ΙΙΙ.4: Nos moteurs pas à pas utilisés. Figure. ΙΙΙ.5: Synoptique de notre réalisation. Figure. ΙΙΙ.6: Brochage du PIC 16F877. Figure. ΙΙΙ.7 : Différents connexions à l’oscillateur. Figure. ΙΙΙ.8: Les éléments constituants 16F877. Figure. ΙΙΙ.9: Organisation de la mémoire. Figure. ΙΙΙ.10 : Schéma interne de Timer1. Figure. ΙΙΙ.11 : Port de transmission. Figure. ΙΙΙ.12: Port de réception. Figure. IΙΙ.13 : Brochage du MAX232. Figure. ΙΙΙ.14: Connecteur DB9 femelle. Figure. ΙΙΙ.15: La carte mère. Figure. ΙΙΙ.16: La carte de puissance. Figure. ΙΙΙ.17 : Structure interne du circuit L297. Figure. ΙΙΙ.18 : Structure interne du circuit L298. Figure. ΙΙΙ.19: La carte d’alimentation. Figure. IV.1: mikroC. 46 Figure. IV. 2: WinPic800. Figure. IV. 3: Le schéma de simulation de notre programme final. Figure. IV. 4: L’organigramme du programme principal. Figure. IV. 5: L’organigramme de sous programme de traitement des interruptions. Figure. IV. 6: L’organigramme de sous programme de traitement d’interruption provoqué par l’USART. 13 14 15 16 16 17 17 17 18 18 21 22 22 23 23 23 23 24 26 30 30 30 31 32 33 34 35 35 36 37 37 37 38 38 39 40 41 42 43 46 47 47 48 49 50 10 Figure. IV. 7: L’organigramme pour déterminer le mode de la commande choisie. Figure. IV. 8: L’organigramme du mode console de commande. Figure. IV. 9: L’organigramme pour la détermination de la vitesse. Figure. IV. 10: L’organigramme de gestion de l’interruption déclenchée par le Timer1 dans mode console de commande. Figure. IV. 11: L’organigramme du mode de commande par trajectoire. Figure. IV. 12: L’organigramme Gestion de l’interruption déclenchée par le Timer1 dans le mode de commande par trajectoire. Figure. IV.13: Borland C++ Builder. Figure .IV.14: L’interface principale. Figure. IV.15 : L’interface de console de commande. Figure .IV.16 : L’interface de commande trajectoire. Figure. IV.17 : L’organigramme de commande trajectoire. Figure .IV.18: Trajectoire droite. Figure. IV.19: Trajectoire est une dérivation. Figure. IV.20: Exemple d’une trajectoire du robot. 51 52 53 54 55 56 57 57 58 59 59 60 60 61 11 Préambule Depuis le milieu des années 70, la uploads/Science et Technologie/ realisation-d-x27-un-robot-mobile-commande-par-pc.pdf