Objectifs

La programmation du robot implique la réalisation des objectifs suivants:

• Concevoir un programme en interactive C (IC) permettant le contrôle du robot.
• Le programme doit être capable de communiquer avec un ordinateur par son port série en utilisant le protocole RS-232.
• Le programme doit implanter des fonctions permettant au robot d’avancer, reculer, tourner, activer et désactiver l’électroaimant, connaître l’état de l’alimentation, détecter les obstacles rencontrés. Ces fonctions doivent donner des résultats avec la meilleure précision possible.
• Développer une classe en C++ interfacant la communication série de l’ordinateur. Les fonctions de cette classe seront utilisées par les responsables de l’imagerie et de l’algorithme de positionnement pour communiquer avec le robot.
• Établir un protocole de communication avec la collaboration de l’équipe du traitement de l’image. Ce protocole doit être efficace et permettre de minimiser et détecter les erreurs de transmission.

Potentiels et contraintes

Les potentiels et contraintes dans la réalisation de ces objectifs s'énoncent comme suit:

• Les possibilités de calcul et de mémoire du robot sont limité.
• Les ports d’entrée et de sortie du robot sont limités.
• L’imprécision des déplacements du robot.
• Le protocole RS-232 et les communications série nous sont inconnues.
• Intéressantes possibilités de programme « multithread » avec le robot.
• Aucune expérience dans la programmation de micro-controleur.
• Peu d’expérience avec les MFC pour la programmation du port série.

Solution

La solution développée capitalise sur les points suivants:

• la fonctionnalité
• la rapidité d'implémentation
• l'utilisation des ressources logicielles disponibles (librairie C++)

Elle se décrit en 6 points.

1. Adoption d'une stratégie "Maître-esclave"

L'ordinateur prend l'initiative de contrôler la communication. Le robot attend d'être interrogé par l'ordinateur, pour en connaître l'état à tout instant et lui transmettre les ordres à exécuter.

2. Fonction avance()

Elle permet d’avancer et de reculer en ligne droite selon une vitesse et une distance. La vitesse du robot est constante et la fonction reçoit un paramètre de distance en centimètre (± 0 à 100). On obtient une précision de quelques centimètres pers. Si un des senseurs du robot est activé (collision avec un objet), le robot s’arrête et attend la prochaine commande.

3. Fonction tourne()

Elle permet de tourner sur place dans le sens horaire et anti-horaire selon le paramètre qu’elle reçoit, soit ± 0 à 360 degrés. On obtient une précision raisonnable.

4. Fonction electroaimant()

Elle reçoit « 1 » en paramètre pour activer l’électroaimant, et « 0 » pour désactiver. Cette fonction utilise le port D du robot. Elle a été développée avec les responsables de l’électrotechnique.

5. Protocole de communication

• Le protocole de communication est établi avec les responsables du traitement de l’image.
• L’envoi de la commande se fait sur 3 octets.
  • l'octet 1 : contient la commande à exécuter par le robot.
  • l'octet 2 : contient le paramètre de la commande.
  • l'octet 3 : contient un « checksum » permettant de valider la commande reçue par le robot.
• Quand le robot reçoit une commande, il donne toujours une réponse sur 1 octet. Il répond « 1 » quand la commande qu’il reçoit est validé et exécutée et « 0 » quand une erreur est détectée.
• Dans le cas de la fonction recharge, il retourne « 0 » et « 1 » comme les autres fonctions sauf si le niveau d’énergie est à ~20%, dans ce cas il retourne « 3 » permettant ainsi à l’ordinateur de le diriger vers la station de recharge.

6. Communication série

Une classe en C++ GeoRobotCom a été développée et testée avec succès pour permettre la communication par le port série de l’ordinateur. Cette classe utilise les MFC et interface la classe CSerialPort. Elle contient seulement la fonction Commande(), qui prend en paramètre la commande à envoyer au robot, attend et retourne la réponse du robot.

Évaluation de la solution

Atteinte de l'objectif

L’objectif de départ a été atteint. Nous avons développé un programme pour le robot qui répond à toutes nos attentes de base. Un interface logicielle pour la communication série sur l’ordinateur a été conçu et testé et est fonctionnel pour le projet.

Principales faiblesses

Le robot ne s’arrête pas de lui même s’il rencontre un obstacle. Il ne peut savoir de lui même si les piles doivent être rechargé :il le fait sur commande de l’ordinateur. Pour ce faire, il aurait fallut développer les fonctions de façon « multithread ». Malheureusement le temps manquait pour réaliser cette fonctionnalité, qui aurait été intéressante, et pas trop difficile à implanter.

Délais de traitement

Le programme du robot s’exécute avec une assez grande rapidité. En fait, il ne s’exécute pas à sa pleine vitesse, car il attend les commandes résultant de la partie logicielle d’acquisition d’image qui est plus lente que la partie du robot.

Robustesse

Le programme du robot pourrait être plus robuste. Quand il reçoit des informations du port série alors qu’il ne s’y attends pas, il peut arriver que le programme devienne hors fonction, et que l’on doivent recharger le « pcode ».

Quantité de code

• La quantité de code pour la programmation du robot n’est pas très volumineuse. Le code est simple et très bien divisé en sous section pour permettre une compréhension rapide. Il est divisé selon les différentes fonctions qu’il peut exécuter. On peut facilement ajouter de nouvelles fonctions.
• Le protocole de communication peut permettre l’ajout de plus d’une centaines de fonctions supplémentaires. Le code de la communication série est plus compliqué et demande la compréhension du fonctionnement du port série. Il est très bien commenté.
• La classe d’interface qui a été développée est très facile d’utilisation : elle peut permettre à un débutant en C++ de communiquer via le port série. Elle est développée de façon spécifique projet et ne peut être utilisée pour la communication série en général. Il y a même un programme de test permettant de vérifier le bon fonctionnement de cette classe.

Améliorations possibles

• Recommencer le projet à zéro avec la présente expérience, nous procéderions de la même manière, sauf que l’on s’occuperait de la "communication série" un peu plus tôt, pour permettre à l’équipe de communication de tester leur module plus tôt. Cette partie du projet a été la plus laborieuse.
• L'ajout de fonctions « multithread » pourraient régler les principaux problèmes du robot et augmenter la robutesse de la solution.
• L'ajout d'autres fonctions concernant la communication série.