IllustraBot2

Il revient et il a plus de dents !!

Présentation

Un an après IllustraBot, les Bell Labs relancent une expérimentation 4G. Il est temps de le faire évoluer !

Cette fois, l'idée générale est de commander un bras robotisé à l'aide des mouvements d'un téléphone.

Architecture

TODO général

préparer bbb2 : claude
faire montage final et plus toucher
- pcbs sont ok
- alim dédiée soudée directement ! 12V+12.8V ok
- switch pour alumer atx : jerome
- boitier PC ok 34.5x41cm
gaine diametre 9 ?

Matériel

un bras robotisé MultiSoft de 1988 : don du Lycée Le Dantec
une beagleboard / clef+sim 4G : don des Bell Labs
6 drivers moteur pas à pas
un smartphone 4G : don Alcatel-Lucent

schéma robot

TODO

encore plein de choses :)

ETAT MOTEURS

etat des moteurs ( numéro en fonction connectique - connectique à 4 fils pour tous les moteurs )
- moteur 1 : axe vertical - OK
- moteur 2 : épaule : 8 fils couplage en 2x2 - défectueux ?
- moteur 3 : coude : 8 fils couplage en 2x2 - OK
- moteur 4 : rotation main gauche - OK
- moteur 5 : rotation main droit - OK
- moteur 6 : fermeture main - OK
- NB : attention les moteurs de la pince 5-6 et 4-6 doivent fonctionner ensemble pour garder l'ouverture constante....

TODO

test moteur 2 : bobines semble OK - hypothèse courant insuffisant avec utilisation easy driver.
- on dispose 2 moteurs supplémentaire identique (à tester). Pour un démontage éventuel, il y aura un écrou qui est inaccessible ( derrière poulie )

CARTE DETECTION

la carte fonctionne parfaitement. préparation connectique en cours.

schéma sur github
adaptation 5V => 3.3V:
- proposition avec transistor NPN + led. Permettra d'avoir un visuelle et correspondance sur GPIO.

NB: inversion fils rouge(+5V) / noir (GND) fait

Niveau mesurés

noir, Led allumée, 0.4V
blanc, led éteinte, 1.7V
TODO: vérifier niveaux de détection GPIO input TI

CARTE DE CONNECTION

la carte aura le cahier des charges suivant :

connectique pour l'emplacement beagle bone
6 drivers popolu A4988 ( TBC) avec connectiques externes
6 entrées avec adaptation 5V->3.3V
3 à 4 alimentations ( 5V/3.3 V/ 12 volts ou plus)
- prévoir capacité autour du 5V ( 10 µF ou + )
- prévoir capacité autour du 3.3V des transistors de l'adaptation ( 100 µF à definir )
- prévoir capacités en amont de chaque alimentation autour drivers ( VMOT 100µF cf doc A4988 / VDD capa commune aux drivers 10 µF ? )
- prévoir 2 sources d'alimentation VMOT séparer pour alimenter les moteurs :
  - suivant problèmes perf moteur, on aura peut-être à fournir des moteurs en 12 volts et d'autres à > 12 volts ( par exemple moteurs épaule & coude )

TODO

schema action : nico
liste composant : nico, claude, jerome
voir carte controle moteur de la fraisseuse CNC
regarder IO beaglebone => nico, claude, jérome doc détaillée des IOs
- voir consommation beaglebone => voir doc / action : nico, claude

question:
- le 3.3V peut-il provenir de la beaglebone ? => action: nico, claude
  - si oui, quel amperage ? besoin 108 mA = 60 mA (led) + 6 x8 driver
  - possibilité de dimunuer le courant led si nécessaire
- il faudra peut être prévoir 2 sources d'alimentation séparer pour alimenter des moteurs en 12 volts et certains et 18 volts ( par exemple )
- Le 5V et le 3.3V peuvent être fourni par la beaglebone à la carte fille (IF Beagle / Bras) sur le connecteur P9 (le régulateur 3.3V peut fournir jusqu'à 500mA mais il faudra vérifier si cela sera suffisant pour la beagle + la carte fille)
- Prévoir alimentation soit par beagle soit par connecteur externe avec switch.

BeagleBone Black

lien utile...

installation complémentaire

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install git-core build-essential -y
sudo apt-get install python-dev python-setuptools python-pip python-smbus -y
sudo apt-get install gcc g++ make -y
sudo apt-get install automake autoconf -y

optionnel

sudo apt-get install doxygen -y

Logiciel

Commande du bras

3 axes de commande avec le gyroscope android :

azimuth ???
pitch -180:180
roll -90:90

Exemples :

avec un nunchuk (coupez le son)

Application Mobile

     Afin de simplifier la réalisation du frontend, on utilise le framework ionic. Le tutorial ci-dessous montre la phase d'installation ( un peu fastidieuse )  pour windows:
     http://learn.ionicframework.com/videos/windows-android/

1) démarrer le serveur ionic pour obtenir le rendu sur votre navigateur chrome (ionic serve )

2) configurer la taille d'écran pour obtenir la résolution smartphone ( http://aya.io/blog/chrome-dev-tools/ pour + d'infos )

       3) une fois les modifications apportées sur le front end, synchroniser le projet android ( ionic build android )

TODO

[ANDROID]

     - ajouter un slider pour changer de referentiel bras/pince
     - ajouter un slide vertical pour gérer l'avancée du bras/fermeture pince
     - désactiver le changement d'orientation du portable
     - mémoriser adresse ip et port
     - faire la chasse aux indiens

forge logicielle: forge logicielle

définir protocole de communication : Jérôme, en cours IllustraBot2:protocole
Étudier une solution basée sur LinuxCNC : FX

Soft

gestion des gpio en accès mémoire plutôt que via debugfs
gestion des fins de courses par interruption
intégration des données reçues de l'android
algo de controle du bras ?

Code source

dépôt github

kernel 3.8.x

Les pins des connecteurs P8 et P9 peuvent avoir plusieurs fonctions : on parle de mode. Cela est configuré via un mux.

Avec les kernel 3.8.x la configuration de ce mux a drastiquement changé (pour unifier tous les arm). Il faut maintenant utiliser des Device Tree Overlay (dto).

Quelques liens très utiles :

exemple de configuration du mux
post de forum d'un mec qui suit le cheminement
recherche qui permet de trouver l'adresse du registre
chez adafruit très bien fait comme d'hab

Le package debian device-tree-compiler n'est pas bon voir ici

wget -c https://raw.github.com/RobertCNelson/tools/master/pkgs/dtc.sh
chmod +x dtc.sh
./dtc.sh

Voici un petit aide mémoire des commandes à passer pour appliquer un device tree overlay :

export SLOTS=/sys/devices/bone_capemgr.9/slots
export PINS=/sys/kernel/debug/pinctrl/44e10800.pinmux/pins
export PINMUX=/sys/kernel/debug/pinctrl/44e10800.pinmux/pinmux-pins
dtc -O dtb -o motor_test-1-00A0.dtbo -b 0 -@ motor_test-1.dts # compiler le fichier source
cp motor_test-1-00A0.dtbo /lib/firmware/ # copier vers le répertoire de firmware
echo motor_test-1 > $SLOTS # appliquer l'overlay
cat $SLOTS # vérifier son application
 ...
 8: ff:P-O-L Override Board Name,00A0,Override Manuf,motor_test-1
egrep "830|834" $PINS # vérifier le mode des pins
 pin 12 (44e10830) 00000007 pinctrl-single 
 pin 13 (44e10834) 00000007 pinctrl-single
egrep "830|834" $PINMUX # vérifier la réservation des pins
 pin 12 (44e10830): helper.15 (GPIO UNCLAIMED) function pinmux_motor group pinmux_motor
 pin 13 (44e10834): helper.15 (GPIO UNCLAIMED) function pinmux_motor group pinmux_motor
echo -8 > $SLOTS # remove overlay

Évolutions possibles

Docteur maboule ?
construction 3D -> maison pour les enfants : comme ça

Bilbiographie / documentation

Dossiers de TP sur BobbyLeRobot
Commande du bras avec un TO7/70 :)
Documentation obtenue par ingénierie inversée
- Bras & moteurs
- carte de détection
Hardware
- BeagleBone Black PCB RevB5
  - shema + System reference manual
  - Processeur TI am3358
  - headers
- EasyDriver
- datasheets & co sur le github
How-To's
- Tutorial vidéo BB+EasyDriver+stepper motor (code source)