Robot suiveur d’objet basé sur Arduino 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 Arduino

3- Montage du robot

4- Programmation de la carte Arduino UNO

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 Arduino

Le fonctionnement d'un robot suiveur d'objet basé sur une Arduino UNO, des capteurs HC-SR04 et un module L298N repose sur la coordination de plusieurs composants pour permettre au robot de détecter et de suivre un objet en mouvement. Voici une description générale de son fonctionnement :

Arduino UNO:

L'Arduino UNO est la carte de contrôle principale du robot. Elle est programmée pour lire les données des capteurs et contrôler les moteurs en fonction des informations reçues.

Capteurs HC-SR04:

Ces capteurs à ultrasons sont utilisés pour détecter la distance entre le robot et l'objet à suivre. Chaque capteur est composé d'un émetteur et d'un récepteur ultrasonique. L'émetteur envoie un signal ultrasonique qui rebondit sur l'objet et revient au récepteur. En mesurant le temps que prend le signal pour revenir, le capteur peut calculer la distance entre le robot et l'objet.

Module L298N:

Ce module est un pont en H utilisé pour contrôler les moteurs du robot. Il permet de faire varier la vitesse et la direction des moteurs en fonction des signaux envoyés par l'Arduino.

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.

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.

Câblage et connecteurs :

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

Plaque d'essai (Breadboard) :

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

Voici comment fonctionne le processus général du suivi d'objet :

1- Initialisation: Au démarrage, le programme de l'Arduino initialise les capteurs ultrasoniques, configure les pins pour les moteurs à l'aide du module L298N et définit les variables nécessaires.

2- Lecture des capteurs: À intervalles réguliers, l'Arduino envoie des signaux aux capteurs HC-SR04 pour mesurer les distances aux objets devant, sur les côtés.

3- Analyse des données: En fonction des lectures des capteurs, le programme détermine la position relative de l'objet par rapport au robot. Par exemple, si l'objet est détecté sur le côté droit du robot, le robot doit tourner à droite pour suivre l'objet .

4- Contrôle des moteurs: En fonction de l'analyse des données, l'Arduino envoie des commandes au module L298N pour ajuster la vitesse et la direction des moteurs. Par exemple, si l'objet est devant et légèrement à droite, le robot ajustera la vitesse des moteurs de sorte à tourner légèrement vers la droite pour s'aligner avec l'objet.

5- Suivi continu: Ce processus se répète en boucle, permettant au robot de suivre l'objet en temps réel.

En ajustant les algorithmes de contrôle et en affinant les réglages des capteurs, il est possible d'améliorer la précision et la réactivité du robot suiveur d'objet.

Montage du robot

Voici les étapes de base pour le montage d'un robot suiveur d'objet à deux roues basé sur la carte Arduino, 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 Arduino :

Connectez les broches de signal des capteurs ultrason aux broches d'entrée de la carte Arduino. 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 Arduino

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

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

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche N°9 de la carte Arduino.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche N°8 de la carte Arduino.

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

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

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

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche N°11 de la carte Arduino.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche N°10 de la carte Arduino.

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

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

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

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche N°13 de la carte Arduino.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche N°12 de la carte Arduino.

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 Arduino :

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

- Connecter la broche N°2 de la carte Arduino à la broche ENA du module L298N.

- Connecter la broche N°3 de la carte Arduino à la broche IN1 du module L298N.

- Connecter la broche N°4 de la carte Arduino à la broche IN2 du module L298N.

- Connecter la broche N°5 de la carte Arduino à la broche IN3 du module L298N.

- Connecter la broche N°6 de la carte Arduino à la broche IN4 du module L298N.

- Connecter la broche N7 de la carte Arduino à la broche ENB du module L298N.

- Connecter la broche GND de la carte Arduino 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 Vin de la carte Arduino à la broche (+) de la batterie 9V

- Connecter la broche GND de la carte Arduino 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 Arduino UNO

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

Ce code utilise cette bibliothèque Ultrasonic pour lire les données reçues par les capteurs ultrason HC-SR04.