Conception et réalisation d'un robot mobile à base d'arduino

5.2. Les robots mobiles

Un robot mobile est celui qui peut se déplacer dans son environnement de façon indépendante. Pour ce faire, le robot doit pouvoir naviguer, et la portée et la précision de navigation requise varie en fonction de la taille du robot et du type de sa tâche.

5.2.1. L'architecture des robots mobiles

L'architecture des robots mobiles se structure en quatre éléments :

? La structure mécanique et la motricité

? Les organes de sécurité

? Le système de traitement des informations et gestion des tâches. ? Le système de localisation.

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Figure 1.18 Architecture d'un robot mobile

5.2.2. Les robots à roues

Il existe plusieurs classes de robots à roues déterminées, principalement, par la position et le nombre de roues utilisées.

Nous citerons ici les quatre classes principales de robots à roues.

a) Robot unicycle

Un robot de type unicycle est actionné par deux roues indépendantes, il possède éventuellement des roues folles pour assurer sa stabilité. Son centre de rotation est situé sur l'axe reliant les deux roues motrices.

C'est un robot non-holonome, en effet il est impossible de le déplacer dans une direction perpendiculaire aux roues de locomotion.

Sa commande peut être très simple, il est en effet assez facile de le déplacer d'un point a un autre par une suite de rotations simples et de lignes droites. [7]

Figure1.19 Robot de type unicycle

b) Robot tricycle

Un robot de type tricycle est constitué de deux roues fixes placées sur un même axe et d'une roue centrée orientable placée sur l'axe longitudinal. Le mouvement du robot est donné par la vitesse des deux roues fixes et par l'orientation de la roue orientable. Son centre de rotation est situé à l'intersection de l'axe contenant les roues fixes et de l'axe de la roue orientable.

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C'est un robot non-holonome. En effet, il est impossible de le déplacer dans une direction perpendiculaire aux roues fixes. Sa commande est plus compliquée. Il est en général impossible d'effectuer des rotations simples à cause d'un rayon de braquage limité de la roue orientable. [7]

Figure1.20 Robot de type tricycle

c) Robot voiture

Un robot de type voiture est semblable au tricycle, il est constitué de deux roues fixes placées sur un même axe et de deux roues centrées orientables placées elles aussi sur un même axe.

Le robot de type voiture est cependant plus stable puisqu'il possède un point d'appui supplémentaire.

Toutes les autres propriétés du robot voiture sont identiques au robot tricycle, le deuxièmes pouvant être ramené au premier en remplaçant les deux roues avant par une seule placée au centre de l'axe, et ceci de manière à laisser le centre de rotation inchangé. [7]

Figure1.21 Robot de type voiture

d) Robot omnidirectionnel

Un robot omnidirectionnel est un robot qui peut se déplacer librement dans toutes les directions. Il est en général constitué de trois roues décentrées orientables placées en triangle équilatéral.

L'énorme avantage du robot omnidirectionnel est qu'il est holonome puisqu'il peut se déplacer dans toutes les directions. Mais ceci se fait au dépend d'une complexité mécanique bien plus grande. [7]

Figure1.22 Robot de type omnidirectionnel Comparaison des différents types

Nous pouvons observer dans le tableau ci-dessous un récapitulatif des avantages et des inconvénients des différents types de robots à roues

Tableau 1.1 Les avantages et des inconvénients des différents types de robots à roues

Type du robot	Avantage	Inconvénient
unicycle	* Stable * Rotation sur soi-même * Complexité mécanique faible	* Non-holonome
Tricycle	* Complexité mécanique modérée	* Non-holonome * Peu stable * Pas de rotation sur soi-même
Voiture	* Stable * Complexité mécanique modérée	* Non-holonome * Pas de rotation sur soi-même
Omnidirectionnel	* Holonome * Stable * Rotation sur soi-même	* Complexité mécanique importante

6. Domaine d'utilisation des robots

Les robots industriels : robots industriels sont des robots utilisés dans un environnement de fabrication industrielle. Ils sont utilisés dans la fabrication des automobiles, des composants et des pièces électroniques, des médicaments et de nombreux produits

Robots domestiques ou ménagers : Robots utilisés à la maison. Ce type de robots comprend de nombreux appareils très différents, tels que les aspirateurs robotiques, robots nettoyeurs de piscines, balayeuses, nettoyeurs gouttières et autres robots qui peuvent faire différentes tâches. En outre, certains robots de surveillance et de téléprésence pouvaient être considérées comme des robots ménagers se il est utilisé dans cet environnement.

Robots en médecine et chirurgie : Les robots semblent avoir de l'avenir à l'hôpital. Robodoc aide à réaliser certaines opérations de chirurgie. Le robot infirmier est encore en projet. Le cybersquelette HAL aide les personnes à se déplacer. Et le robot patient permet aux futurs chirurgiens dentistes d'apprendre à soigner sans faire de dégâts...

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Le système chirurgical Da Vinci : Le robot chirurgien permet d'opérer à distance, soit dans la même pièce avec une machine comme intermédiaire, soit d'un endroit très éloigné, ce qui peut être très utile souvent.

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Figure 1.23 Robot chirurgical Da Vinci

Les infirmiers du futur : Les infirmiers qui portent et déplacent les malades seront des robots. En fait, ils ne sont pas prévus pour un avenir si lointain: ils fonctionnent déjà!

Le robot infirmier peut prendre un patient dans ses bras, le porter et le déposer dans un fauteuil.

Figure 1.24 Robot infirmier RIBA

Le robot patient : L'actroïde Simroid assez réaliste réagit quand l'opérateur le touche à un endroit sensible. Il permet ainsi de réaliser un apprentissage du métier sans frais.

Hanako Showa est une initiative similaire. Grâce à des capteurs implémentés dans ses dents artificielle, le robot peut réagir aux actes du praticien novice, émettre des gémissements ou bouger les bras quand on lui "fait mal". Il peut même communiquer grâce à un procédé de synthèse vocal.

Figure 1.25 Robot patient Hanako Showa

7. Avantages et inconvénients des robots

Un système robotique consiste non seulement des robots mais aussi d'autres dispositifs et systèmes qui sont utilisés avec le robot pour effectuer la tâche nécessaire. Les avantages des robots sont: [12]

Robotique et automatisation peut dans de nombreuses situations d'accroître la productivité, la sécurité, l'efficacité, la qualité et la cohérence des produits.

Les robots peuvent travailler dans un environnement dangereux, sans le besoin de soutien de la vie, ou les préoccupations concernant la sécurité.

Robots n'ont pas besoin de l'éclairage, la climatisation, de ventilation et de protection contre le bruit.

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Robots travailler continuellement, sans ressentir une fatigue ou l'ennui, et ne nécessitent pas une assurance médicale ou de vacances.

Les robots sont de précision répétable à tous les moments, sauf si quelque chose arrive à eux ou ils s'usent.

Les robots peuvent être beaucoup plus précis que les humains. Précision linéaire d'un robot typiquement est de 20 à 10 microns.

L'inconvénient des robots est qu'ils manquent de capacité de réagir en cas d'urgence, à moins que les situations comprises et les réponses sont inclut dans le système. Les mesures de sécurité nécessaires pour s'assurer qu'ils ne lèsent pas les opérateurs et n'endommagent les machines qui travaillent avec eux. Inconvénients des robots comprennent: [12]

? Réponse inadéquate ou mal,

? Le manque de pouvoirs prendre une décision,

? Consommation de l'énergie

? Ils peuvent causer des dommages à des autres appareils, et la blessure de l'homme

Bien que les robots ont de bonnes certaines caractéristiques mais aussi ont ces caractéristiques limités comme la capacité à degré de liberté, la dextérité, capteurs, système de vision et la réponse en temps réel. Les robots sont coûteux en raison du: coût initial de l'équipement, le coût d'installation, le besoin de périphériques, le besoin de formation et la nécessité de la programmation.

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8. Conclusion

A travers ce chapitre on peut dire que dans le cadre de la robotique, la robotique mobile joue un rôle à part. Contrairement aux robots industriels manipulateurs qui travaillent de façon autonome dans un grand nombre d'usines automatisées, les robots mobiles sont très peu répandus. Cette situation n'est pas due au manque d'applications possibles, mais dés qu'on dispose de la mobilité, on peut imaginer des robots facteurs, nettoyeurs, gardiens, démineurs, explorateurs, jardiniers et beaucoup d'autres. La faible diffusion est surtout due au fait que ces tâches ont une complexité bien supérieure à celles effectuées par des robots manipulateurs industriels. Le monde dans lequel un robot mobile doit se déplacer est souvent très vaste, partiellement ou totalement inconnu, difficilement caractérisable géométriquement et ayant une dynamique propre.