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...

• install SD
• extension SD card
• usb connection...

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)

Médias

Vidéos

• Contrôle simultané de 4 axes
• Contrôle du bras par joystick

Photos

• 

  Le bras à piloter

• 

  Carte de commande

• 

  Épaule et commande

• 

  2 moteurs

• 

  Intérieur coude

• 

  Intérieur épaule

• 

  2 autres moteurs

• 

  Poignet et pince

• 

  Intérieur pince

• 

  Bras

• 

  Intérieur de la base

• 

  Intérieur de la base

• 

  Fablab:1, Bras:0

Participants

Non exhaustif :

• Jérôme
• Claude
• Fx
• David
• Cédric
• Julien
• Nicolas
• Raoul
• Rolland