Robot suiveur d’objet basé sur la carte ESP32 et le capteur HC-SR04

Plan de tutoriel

1- Qu'est ce qu'un robot suiveur d'objet ?

2- Fonctionnement du Robot suiveur d'objet commandé par la carte ESP32

3- Les composants du robot

4- Montage du robot

5- Programmation de la carte ESP32 avec Micropython

Qu'est ce qu'un robot suiveur d'objet ?

Un robot suiveur d'objet est un type de robot conçu pour détecter et suivre un objet spécifique en mouvement dans son environnement. Ces robots utilisent généralement des capteurs tels que des caméras, des capteurs de distance ou des capteurs de mouvement pour repérer l'objet cible. Une fois que l'objet est détecté, le robot utilise des algorithmes de traitement d'image ou de traitement du signal pour suivre sa trajectoire et ajuster ses propres mouvements afin de rester en synchronisation avec lui.

Les applications des robots suiveurs d'objets sont diverses, allant de la surveillance et de la sécurité à la logistique et à la robotique domestique. Par exemple, ces robots peuvent être utilisés dans les entrepôts pour suivre et déplacer des articles, dans les musées pour guider les visiteurs vers des expositions spécifiques, ou même dans les maisons pour aider à surveiller les personnes âgées ou les enfants.

Le fonctionnement d'un robot suiveur d'objet repose sur plusieurs étapes :

1- Détection de l'objet : Le robot utilise des capteurs tels que des caméras, des capteurs de distance ou des capteurs de mouvement pour détecter la présence et la position de l'objet dans son environnement. Cette étape peut impliquer le traitement d'images ou de données provenant des capteurs pour identifier l'objet cible.

2- Suivi de l'objet : Une fois que l'objet est détecté, le robot utilise des algorithmes pour suivre sa trajectoire. Cela implique généralement d'analyser en continu les données des capteurs pour estimer la vitesse et la direction de l'objet, ainsi que pour prédire sa future position.

3- Contrôle des mouvements : Sur la base des informations obtenues lors du suivi de l'objet, le robot ajuste ses propres mouvements pour rester en synchronisation avec lui. Cela peut impliquer le contrôle des moteurs ou des actionneurs du robot pour changer sa vitesse, sa direction et son orientation.

4- Correction des erreurs : Tout au long du processus, le robot peut rencontrer des erreurs de détection ou de suivi. Pour y remédier, il peut utiliser des techniques telles que la rétroaction visuelle ou la fusion de données provenant de différents capteurs pour améliorer la précision de sa trajectoire.

5- Adaptation aux changements : Les robots suiveurs d'objets doivent également être capables de s'adapter aux changements dans leur environnement, tels que les obstacles imprévus ou les modifications dans la trajectoire de l'objet cible. Cela peut nécessiter une capacité d'apprentissage ou d'ajustement dynamique des algorithmes de suivi.

En combinant ces étapes, un robot suiveur d'objet peut suivre efficacement un objet en mouvement dans divers environnements et situations.

Fonctionnement du Robot suiveur d'objet commandé par la carte ESP32

Un robot suiveur d'objet utilisant la carte ESP32, les capteurs ultrason HC-SR04 et le module L298N peut offrir un contrôle plus précis des moteurs du robot, permettant ainsi un suivi plus efficace de l'objet cible. Voici comment cela pourrait fonctionner :

1- Configuration matérielle : En plus de la carte ESP32 et des capteurs ultrason HC-SR04, le robot est équipé d'un module de contrôle de moteur L298N. Ce module permet de contrôler la vitesse et la direction des moteurs du robot de manière précise.

2- Lecture des capteurs ultrasonores : Tout comme dans la configuration précédente, la carte ESP32 lit les données provenant des capteurs ultrasonores HC-SR04 pour mesurer la distance entre le robot et l'objet cible.

3- Calcul des commandes de mouvement : En fonction des données des capteurs ultrasonores, la carte ESP32 détermine les commandes de mouvement nécessaires pour suivre l'objet. Ces commandes peuvent inclure des ajustements de vitesse et de direction des moteurs.

4- Contrôle des moteurs via le module L298N : Les commandes de mouvement calculées sont envoyées au module L298N, qui contrôle directement les moteurs du robot. Le L298N est un pont en H double intégré, ce qui signifie qu'il peut contrôler deux moteurs dans les deux directions (avant, arrière) avec une vitesse variable.

5- Boucle de contrôle : Comme précédemment, le fonctionnement du robot est basé sur une boucle de contrôle principale. À chaque itération de cette boucle, la carte ESP32 lit les données des capteurs ultrasonores, calcule les commandes de mouvement nécessaires et les envoie au module L298N pour contrôler les moteurs.

En combinant la lecture des capteurs ultrasonores, le calcul des commandes de mouvement et le contrôle précis des moteurs via le module L298N, ce type de robot suiveur d'objet peut suivre efficacement un objet cible tout en évitant les obstacles sur son chemin.

les composants du robot

Voici une liste des principaux composants nécessaires pour construire un robot suiveur d'objet basé sur la carte ESP32, les capteurs ultrason HC-SR04 et le module L298N :

1- Carte ESP32 :

La carte ESP32 est le cerveau du robot, responsable du contrôle global, de la lecture des capteurs et de la génération des commandes de mouvement.

2- Capteurs ultrason HC-SR04 :

Ces capteurs sont utilisés pour mesurer la distance entre le robot et l'objet qu'il suit. Ils émettent des ultrasons et mesurent le temps mis par les ondes sonores pour rebondir sur l'objet et revenir au capteur, permettant ainsi de calculer la distance.

3- Module de contrôle de moteur L298N :

Ce module permet de contrôler les moteurs du robot en ajustant leur vitesse et leur direction. Il s'agit d'un pont en H double intégré, capable de contrôler deux moteurs dans les deux directions (avant, arrière) avec une vitesse variable.

4- Kit robot voitures de 2 roues

Le robot aura besoin de moteurs pour se déplacer et de roues pour assurer la mobilité. Les moteurs peuvent être de types différents en fonction de la conception du robot, mais ils doivent être compatibles avec le module L298N.

Le châssis est la structure du robot sur laquelle sont montés les autres composants. Il peut être fabriqué à partir de divers matériaux tels que le plastique, le bois ou le métal, et sa conception dépendra de la taille et de la forme souhaitées pour le robot.

5- Alimentation électrique :

Le robot aura besoin d'une source d'alimentation électrique pour fonctionner. Cela peut être une batterie rechargeable ou des piles, en fonction de la portabilité et de la durée d'utilisation souhaitées.

6- Câblage et connecteurs :

Des fils électriques et des connecteurs seront nécessaires pour relier les différents composants entre eux et à la carte ESP32.

7- Plaque d'essai (Breadboard) :

On utilise la plaque d'essai pour faciliter le câblage des différents composants.

Montage du robot

Voici les étapes de base pour le montage d'un robot suiveur d'objet à deux roues basé sur la carte ESP32, les capteurs ultrason HC-SR04 et le module L298N :

1- Montage du châssis :

Assemblez le châssis du robot en suivant les instructions fournies avec le kit ou en concevant votre propre châssis. Fixez solidement les moteurs sur le châssis à l'aide de supports ou de fixations appropriés.

2- Installation des capteurs ultrason :

Fixez les capteurs ultrason HC-SR04 à l'avant du châssis de manière à ce qu'ils soient orientés vers l'avant, permettant ainsi au robot de détecter les obstacles et l'objet à suivre.

3- Connexion des capteurs ultrason à la carte ESP32 :

Connectez les broches de signal des capteurs ultrason aux broches d'entrée de la carte ESP32. Vous aurez besoin de deux broches par capteur : une pour le signal de déclenchement et une pour le signal d'écho.

Connexion du capteur à droite HC-SR04 à la carte ESP32

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte ESP32.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte ESP32.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche GPIO16 de la carte ESP32.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche GPIO17 de la carte ESP32.

Connexion du capteur au centre HC-SR04 à la carte ESP32

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte ESP32.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte ESP32.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche GPIO2 de la carte ESP32.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche GPIO4 de la carte ESP32.

Connexion du capteur à droite HC-SR04 à la carte ESP32

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte ESP32.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte ESP32.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche GPIO12 de la carte ESP32.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche GPIO15 de la carte ESP32.

4- Connexion des moteurs au module L298N :

Connectez les fils des moteurs aux bornes du module L298N. Assurez-vous de respecter les polarités correctes et de connecter chaque moteur à la bonne sortie du module en fonction de sa direction de rotation.

5- Connexion du module L298N à la carte ESP32 :

Connectez les broches de contrôle du module L298N aux broches de sortie de la carte ESP32. Référez-vous au schéma de brochage de votre carte ESP32 pour choisir les broches appropriées pour le contrôle des moteurs.

- Connecter la broche N°23 de la carte ESP32 à la broche ENA du module L298N.

- Connecter la broche N°22 de la carte ESP32 à la broche IN1 du module L298N.

- Connecter la broche N°21 de la carte ESP32 à la broche IN2 du module L298N.

- Connecter la broche N°19 de la carte ESP32 à la broche IN3 du module L298N.

- Connecter la broche N°18 de la carte ESP32 à la broche IN4 du module L298N.

- Connecter la broche N°5 de la carte ESP32 à la broche ENB du module L298N.

- Connecter la broche GND de la carte ESP32 à la broche GND du module L298N.

6- Alimentation électrique :

Connectez l'alimentation électrique au module L298N pour alimenter les moteurs. Assurez-vous que la tension et le courant fournis sont adaptés aux spécifications des moteurs et du module L298N.

- Connecter la broche 5V de la carte ESP32 à la broche (+) de la batterie 9V

- Connecter la broche GND de la carte ESP32 à la borne (-) de la batterie 9V

- Connecter la broche 12V du module L298N à la broche (+) de la batterie 9V

- Connecter les deux moteurs du robot à la carte L298N

Finalement, Assurez-vous que tous les composants sont solidement fixés sur le châssis et que toutes les connexions sont correctement réalisées. Vérifiez également que les roues sont correctement installées et qu'elles sont libres de tourner.

Programmation de la carte ESP32 avec Micropython

Voici un exemple de code en MicroPython pour un robot suiveur d'objet à deux roues basé sur la carte ESP32, les capteurs ultrason HC-SR04 et le module L298N.

Ce code utilise les bibliothèques intégrées DCMotor.py et hc-sr04.py de MicroPython pour contrôler les GPIO de l'ESP32 et lire les données des capteurs ultrason HC-SR04.