5ROE1I - Robotique électronique

Description générale du cours

La robotique est un domaine multidisciplinaire qui nécessite des connaissances tirées d’un trio de sciences : Mécanique, Électronique et Informatique.

Dans le domaine de l’informatique industrielle et en particulier dans les systèmes embarqués, l’aspect Informatique de ce trio repose le plus souvent sur un Système d’exploitation Temps Réel (STR).

Ce cours fait un tour d’horizon dans ces trois domaines, et s’intéresse particulièrement aux aspects informatiques de la robotique.

Matières utilisées

• connaissances en électronique
• connaissances en mathématiques
• connaissances en programmation (C ou C++ pour les aspects temps réel)
• connaissances en systèmes d’exploitation

Objectifs

• Découvrir le domaine de la robotique,
• Définir et assembler des composants électroniques et électromécaniques pour réaliser une structure robotisée.
• Apprendre a identifier les situations qui imposent le recours à un STR.

Acquis d’apprentissage

• Estimer le temps nécessaire à la réalisation d’un projet, tester la faisabilité d’un projet: délai de disponibilité du matériel et état de développement du code
• Trouver l’information nécessaire afin de mener à bien le projet
• Proposer le cas échéant, une suite au projet qui sera réalisable dans le futur
• Être capable de réaliser un simple système illustrant un sous-ensemble des concepts d’un STR.
• Pouvoir concevoir et faire le design d’un système robotisé : capteurs, actuateurs, système de contrôle, programmation.

Plan du cours

• Actionneurs, capteurs, et circuits de puissance sur simulateur
• Communication: UART, Bluetooth
• Caractéristiques d’un STR
• Processus, Threads, IPC, Priorités et Scheduling
• Le cas échéant, introduction au périphériques des RP2040/RP2350 : les PIO et les contrôleurs DMA
• Méthode de travail, pédagogie choisie:
  • Compte tenu des objectifs du cours et du contenu didactique, le choix de la méthode est la clé de la réussite de cet apprentissage.
  • La pédagogie utilisée et l’apprentissage par exercices guidées en laboratoire. Examen des à priori, tests, modification, et confrontation des à priori avec la réalité observée.
  • Au travers de cette démarche, les contenus à apprendre ne sont plus atomisés mais reliés entre eux par le problème à résoudre.
  • L’étudiant disposera ou recherchera la documentation relative au matériel et de l’expertise du professeur qui joue le rôle d’accompagnateur.

Suivi, évaluation continue

• Les étudiants réalisent leurs exercices au laboratoire en présence du professeur.
• Ce dernier assure le suivi, donne des conseils et évalue l’implication des étudiants.

Modalités d’évaluations

• En première session, l’évaluation est divisée en 2 parties : 50% évaluation oral-machine – 50% évaluation continue. Chaque étudiant obtenant plus de 16/20 à l’évaluation continue sera dispensé de l’évaluation oral-machine.
• En seconde session, l’évaluation est : 100% - évaluation oral-machine

Bibliographie

• Ressources du cours sur la plateforme pédagogique
• Richard Barry - Mastering the FreeRTOS Real Time Kernel - https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel-Book/releases/download/V1.1.0/Mastering-the-FreeRTOS-Real-Time-Kernel.v1.1.0.pdf
• Raspberry Pi - The C/C++ SDK - https://www.raspberrypi.com/documentation/microcontrollers/c_sdk.html
• Moti Ben-Ari, Frencesco Mondada - Elements of Robotics - https://www.epfl.ch/labs/mobots/elements-of-robotics