Publié le 19 octobre 2016 - par

Spirit-Rover : Robot d’apprentissage Raspberry Pi + Arduino

spirit_rover_250pxDans la mouvance du Raspberry Pi et d’Arduino de nombreux projets de robots éducatifs voient le jour.
En voici encore un, proposé sur Kickstarter, qui a réuni pas moins de 171 000 $ pour un objectif de 30 000$ !
Spirit-Rover est destiné à l’apprentissage et à l’enseignement. Le robot est équipé de trois processeurs différents, construit avec des composants de haute qualité, et il a une forme qui rappelle celle du Rover Spirit posé sur Mars depuis janvier 2004.

Spirit Rover : apprentissage système et programmation

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Spirit est une plate-forme robotique complète. Il fournit un support aussi bien aux débutants en codage qu’à ceux qui sont impliqués dans la recherche en robotique avancée.

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  • Apprendre et développer vos connaissances en Python
  • Apprendre et développer vos compétences en C/C++ Arduino
  • Apprendre et mettre en application la vision par ordinateur
  • Concevoir vos propres missions autonomes de robot
  • Apprendre et développer des compétences avancées en Linux

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Trois processeurs sur un Robot

Le robot Spirit Rover comprend trois processeurs différents, tout comme beaucoup d’autres robots avancés que vous trouverez sur le marché. Vous apprendrez comment ces systèmes fonctionnent.

spirit_rover7Un Raspberry Pi traitera la plus grande partie des calculs. Bien qu’il soit facultatif, c’est un ordinateur puissant, capable de faire beaucoup de choses en même temps. Le Raspberry Pi est équivalent au processeur qui se trouve à l’intérieur d’une tablette ou d’un petit ordinateur portable.

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Un processeur compatible Arduino peut être utilisé seul ou conjointement avec le Raspberry Pi. C’est le même processeur que l’on trouve sur la carte Arduino UNO (et il exécute le même code!).

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Un processeur PIC Microchip gère le traitement de bas niveau sur le robot. C’est lui qui est en charge de l’envoi de signaux d’impulsion aux servos, de la lecture des capteurs de lumière, et de la gestion du système d’alimentation. Son code est pré-chargé. Normalement, vous n’aurez pas à modifier ce code, mais il est encore ouvert et hackable si vous voulez le personnaliser.

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La Robotique comme plate-forme d’apprentissage

Le robot Spirit Rover a été conçu pour être utilisé pour l’enseignement, l’apprentissage, le hacking, et la recherche. Spirit Rover est fait pour ceux qui viennent de se lancer dans la programmation ou la recherche d’automatisation robotique.

Spirit Rover combine les deux environnements d’apprentissage de code les plus populaires : le Raspberry Pi, et l’Arduino. Ils sont ici réunis sur une plate-forme unique, facilement utilisable et modifiable.

On peut commencer par des tâches simples comme la lecture d’un capteur de lumière et le changement de la couleur d’une LED, puis évoluer vers des sujets plus avancés. Vous apprendrez comment les robots utilisent la navigation inertielle pour trouver leur chemin, et la vision par ordinateur pour identifier les objets et les obstacles. Vous apprendrez également les méthodes de la communication que les sous ensembles des robots utilisent pour communiquer entre eux.

27 lumières NeoPixel style RGB

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Spirit Rover a de la personnalité ! Il comporte 27 lumières LED RGB de type « NeoPixel » qui peuvent être réglées individuellement à la couleur ou à la luminosité que vous aimez. Cela inclut la lumière des «yeux» (qui sont en fait les éléments d’un télémètre à ultrasons), 12 LED garnissent chaque aile, et une LED est sur la carte mère. Elle peut être utilisée pour indiquer un état ou toute autre chose que vous souhaitez afficher.

Vision par ordinateur

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En utilisant la caméra du Raspberry Pi, vous pouvez commencer à apprendre comment fonctionne la vision par ordinateur! Vous avez probablement vu des exemples, et ça semble assez compliqué ? En fait c’est plutôt facile à comprendre.

Pince rétractable

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Le Rover Spirit possède un servo de pince qui fonctionne bien pour manipuler de petits objets autour de la zone de travail. La pince et l’objet peuvent être observés avec la caméra de Spirit.

Gyroscope et Accéléromètre – Navigation Inertielle

spirit_rover14Le Rover comporte un Accéléromètre 3 axes et un Gyroscope 3 axes. Ces capteurs peuvent être utilisés pour détecter la rotation et le mouvement dans toutes les directions. Cela permet au robot d’effectuer une « navigation inertielle » pour se déplacer sur des distances spécifiques et faire des virages précis.

Réseau sans fil

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Le Rover supporte différentes options de communication sans fil qui peuvent être combinées.

Assemblé à partir d’un kit

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Le Rover Spirit est livré en kit à monter soi-même. Il ne nécessite que quelques outils de base. Toutes les parties électroniques des cartes sont montées, il n’y a donc pas de soudure à faire. Le matériel et les pièces nécessaires sont dans le kit.

Synoptique

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Le Rover Spirit a été conçu pour une flexibilité maximale et une souplesse d’adaptation. En général un Raspberry Pi est utilisé pour communiquer avec l’Arduino de la carte principale du rover. Un ensemble de fonctions faciles à utiliser est fourni. L’Arduino à son tour communique automatiquement avec un processeur Microchip PIC qui fonctionne en permanence en arrière-plan et gère le matériel en bas niveau, comme régler des positions d’asservissement, faire des mesures avec le télémètre à ultrasons, mesurer la quantité de courant que le robot consomme, etc.
Le schéma synoptique montre de façon détaillée comment les capteurs et actionneurs du Rover Spirit sont reliés.

Vidéo

Conclusion

Un beau projet que vous retrouverez sur Kickstarter. Pour 299 $ vous avez un robot qui permet de découvrir le monde de la programmation et de la robotique. A mon avis, vu le prix il est plutôt réservé à la formation…

Merci à Simon qui m’a signalé ce projet

Sources

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. .

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