> Le nouveau swarmTips est en route !

Suite au succès prononcé de l’un de nos projets-phare, baptisé SwarmTips, et à notre nouvel élan auprès des établissements scolaires, nous avons décidé d’adapter ce dernier dans une version qui facilitera l’apprentissage de la robotique à l’école.

A l'origine, un robot miniature

Le SwarmTips dans sa version originale est un mini-robot de dimension 25 mm x 25 mm, destiné à évoluer
aussi bien seul que dans un essaim de robots. Chaque SwarmTips est doté d’une intelligence artificielle ainsi que d’une connexion WiFi standard de dernière génération (WiFi n), lui permettant d’être à la fois autonome et de communiquer avec le reste de l’équipe pour la réalisation des tâches. Ces mini-robots peuvent également être spécialisés dans certaines actions selon les capteurs et les actionneurs qu’on leur attribue.

swarm_v1_family

Respectant parfaitement la philosophie de l’association, cinq petits robots modulaires ont été réalisés en open hardware et à bas coût. Ayant attiré l’attention de nombreux professionnels lors de nos derniers événements, nous avons décidé d’en faire une version plus grande et adaptée à un plus large public.

Également, dans l’esprit de poursuivre l’initiative du Conseil National du Numérique et de l’Éducation Nationale pour développer la culture du numérique et les pratiques éducatives, nous présenterons les nouveaux SwarmTips lors de nos visites dans les établissements scolaires (principalement en Auvergne, avec des déplacements ponctuels dans d’autres régions). Regroupant codage informatique, montage électronique et mécanique issue de l’impression 3D, nous pensons que ce projet est parfaitement adapté à l’intégration des nouvelles technologies à l’école.

Les maîtres mots de cette nouvelle version sont simplification, réduction du prix, amélioration des performances et de la fiabilité.

Nouveau design

La nouvelle direction prise par le projet fait passer le robot à une taille de 6 cm x 6 cm. Cette augmentation est due au remplacement des petits moteurs pas à pas par des motoréducteurs, plus gros, et à une batterie assurant un minimum de 3h30 d'autonomie. L'électronique pourra être embarquée sur un seul circuit de 5 cm x 5cm, réduisant ainsi la complexité du design et le coût de fabrication.

swarm_v2_motors(vignette)Vue des moteurs du prototype

Le passage à des moteurs à courant continu nous oblige à avoir des codeurs incrémentaux sur les roues pour espérer avoir des déplacements "propres". Nous allons donc intégrer des capteurs fourches à double faisceaux et imprimer une roue codeuse. Des tests nous laissent penser que nous pourrions atteindre une résolution de plus de 60 pas par tour de roue.

Le prototype réalisé nous a permis de valider le choix de nos moteurs. La taille des roues a été choisie en fonction de taille standard de joints de plomberie pour la bande de roulement. Le robot a été lesté pour simuler le poids final du robot. Ce prototype se concentre uniquement sur la partie mécanique, la carte électronique n'étant ni plus ni moins qu'une de nos RTBoard.

swarm_v2_proto(vignette)Un premier prototype pour valider le choix des moteurs

Malheureusement, ces petits moteurs ne sont pas assez rapides en les alimentant sous 3,7V (tension d'une batterie li-po 1S). La version avec un rapport de réduction plus faible coûte beaucoup plus cher, nous avons donc dû trouver une solution pour utiliser de même ces moteurs :

  • Solution 1 : augmenter la taille des roues. Impossible, pour arriver à une vitesse convenable, il faudrait doubler la taille des roues qui font déjà plus de la moitié de la longueur du robot
  • Solution 2 : passer à une batterie à 2 éléments pour doubler la tension d'alimentation : Cela augmenterai le coût des batteries, complexifie le chargeur (équilibrage des cellules) et demanderai des alimentations à découpage pour ne pas trop réduire l'autonomie
  • Solution 3 : augmenter la tension avec un boost-up : peut paraître compliquer à réaliser mais certains contrôleurs de boost-up ne nécessitent que très peu de composants externes avec un rendement correcte

Nous opterons donc pour la solution 3. Le reste de la conception ne devrait pas poser de problèmes particuliers.

Changement de processeur

Le dernier choix à faire pour ce design est celui du processeur. Sur la première version nous disposions d'un dsPIC33EP512GP806, processeur 16 bits de chez Microchip avec 58ko de RAM et 512ko de flash en 64 broches. Le passage à un processeur 32bits dernière génération avec plus de mémoire a été envisagé mais augmenterai la complexité du design. Nous pourrions aussi rester sur un dsPIC avec 44 broches qui serait plus simple à souder. Le débat est ouvert, n'hésitez pas à nous donner votre avis.