Robotique
Un petit billet pour vous donner des nouvelles de Bleuette...
Alimentation
Pour fonctionner correctement, Bleuette à besoin d'une tension de 5V@1A pour alimenter son cerveau (un RaspberryPi) et d'une autre tension de 6V@3A pour alimenter les servos et la guirlande de led.
Le développement d'une seconde carte fille permettant de générer les alimentations est prévue mais pour le moment, j'ai fait au plus simple, ainsi, pour le 6V, j'ai branché en parallèle 2 modules régulateurs de tension à découpage facilement trouvable sur le net, notamment, sur DealExtreme, ce sont des modules très pratiques que j'utilise assez souvent, ils sont capables de débiter 3A en pointe, mis en parallèle, nous avons donc théoriquement 6A, c'est amplement suffisant pour Bleuette qui comme dit plus haut doit avoir besoin de 3A maximum.
Note: Concernant la mise en parallèle des régulateurs à découpage, prenez garde à parfaitement bien régler la même tension sur les 2 modules à l'aide d'un multimètre fiable.
Pour le 5V du Raspberry, j'ai fait très simple en récupérant le régulateur inclu dans une prise allume cigare, voir Régulateur à découpage à très faible coût.
La source de tension est un accu LiPo de 11.1V @ 1.3A, c'est plutôt faible mais je n'ai que ça sous la main pour le moment...
Logiciel embarqué : le Pic
Sur la carte BleuettePi se trouve un Pic 18F452 qui est là afin d'assurer les mêmes tâches que sur la version Arduino (Bleuette Shield) mais avec quelques différences :
- Les ports utilisés pour piloter les servos ne sont pas les mêmes
- Le RaspberryPi n'ayant pas de convertisseur Analogique / Numérique, c'est le Pic qui s'en charge et met à disposition 8 entrées analogiques
- Il surveille la tension de la batterie et prévient le RaspberryPi (via INTD) en cas de passage sous un seuil
- Il surveille le courant consommé par les servos et prévient le RaspberryPi (via INTD) en cas de dépassement d'un seuil
La communication avec le Pic se fait via une liaison série à l'aide de commande :
Divers :
- Version Retourne la version du micrologiciel
- Status Retourne des informations courantes sur le système
Spécifique au pilotage des servos :
- Init Initilisation
- Pause Met en pause les servos
- Resume Sort d'une pause
- Clear Passe à 0 toutes les consignes
- Set Spécifie les positions des servos
Spécifique au convertisseur analogique :
- Current Retourne la dernière valeur du courant consommé par les servos
- Set Max Spécifie la valeur max du courant à ne pas dépasser
- Read x Lit la valeur de l'entrée analogique (x vaut de 0 à 7)
Logiciel : le RaspberryPi
Avec l'utilisation de BleuettePi, la programmation de Bleuette se fait directement en Python, quel bonheur de développer en haut niveau sans les innombrables contraintes que j'avais sur Arduino, plus de limitation en taille, en vitesse, en programme qu'il faut compiler à chaque itération puis envoyer à la carte Arduino...
J'ai repris la même logique que sur l'Arduino pour l'enregistrement des séquences, un tableau est utilisé pour stocker les positions des pattes à chaque étapes (une structure en C sur la version Arduino) qui est contenu dans une classe Python (une autre structure pour la version en C), toutes les positions sont envoyées par la liaison série.
Bleuette est maintenant pilotable via une interface web tournant grâce à Tornado (un framework web en Python), toute la communication se fait via un websocket, et Bleuette pousse régulièrement toutes les informations issues de ses capteurs (tension, courant consommé, valeur du magnétomètre, de l'accéléromètre, etc...).
Sur l'interface, il est possible de régler finement la position des servos (trims), de régler les valeurs limites à ne pas dépasser, et même de voir une vue 3D de Bleuette et des mouvements de ses pattes (grâce à l'utilisation de Three.js) etc...
Voici les captures d'écran des différentes pages :
Un mode de test permet de tester le logiciel sans avoir de Bleuette sous la main, il vous suffit de suivre les instructions de cette page : Tester le serveur.
Problèmes rencontrés
Chevauchement des ordres
Les ordres reçus depuis l'interface utilisateur sur l'ordinateur distant arrivent dans Bleuette au travers d'un websocket, ces informations sont asynchrones, on ne peut pas savoir quand elles vont arriver et des fois, elles pouvaient se chevaucher, ainsi, si j'envoie un ordre pour modifier la position des servos (16 octets : 1 commande, 14 positions, 1 contrôle) et que pendant l'envoi d'un octet de la trame, une autre commande est exécutée, l'ordre de position va échouer (somme de contrôle erronée), des octets vont rester en attente, la communication série va expirée, remonter une exception, etc...
Exemple concret: Le programme du Pic fait des lectures régulières du courant consommé par les servos, si la valeur dépasse un seuil, le Pic déclenche une interruption à destination du Raspberry (INTD), ce dernier va alors faire une demande de lecture de Status (voir au dessus) au Pic lui permettant de savoir quel type d'interruption à été levé mais cette demande passe bien entendu par la ligne série et comme elle peut survenir n'importe quand, elle peut aussi survenir lors de l'envoi du longue trame de positionnement de patte.
Pour palier à cela, j'ai créé un thread portant le doux nom de Servo_Sequencer qui se charge de l'envoi des positions, seul lui est capable de le faire, chaque position envoyée est mise en cache et dès que la communication est possible, elle est envoyée, il est également possible de faire des sortes de transaction à l'aide du concept de context manager de Python.
Exemple :
with ServoSeq: ServoSeq.setPosition(0, 120) ServoSeq.setPosition(2, 120)
Une fois sortie du contexte introduit par with, les positions sont ajoutées dans le buffer et seront transmises par ordre d'arrivée au contrôleur de servos.
Ligne série saturée
La liaison série est pas mal occupée lorsque Bleuette marche car toutes les communications du Raspberry au Pic inclu dans BleuettePi se font par celle-ci, or, pour lire les tensions analogiques, il faut passer par cette liaison, il est difficile de faire une demande de lecture analogique au moment ou Bleuette doit déplacer une patte sans que cela n'induise des latences.
Pour ces 2 problèmes, chevauchement des ordres et saturation de la ligne série, la prochaine évolution sera l'ajout du Pic sur le bus I2C permettant ainsi de garder la ligne série uniquement pour le pilotage de Bleuette.
J'envisage aussi d'ajouter un convertisseur analogique numérique I2C évitant ainsi au Pic d'avoir à faire les conversions...
Amplificateur audio
La carte BleuettePi inclu un amplificateur audio (LM386) permettant ainsi de donner la voix à Bleuette, le problème est l'utilisation d'une clef Usb Wifi qui rayonne assez fort et qui vient gentiment ronronner dans la partie audio, lorsque du son est émis, pas de souci, le ronronnement est noyé mais dans le cas contraire, c'est plutôt gênant.Je pense donc déplacer la partie amplification sur une carte fille, j'utiliserai certainement un amplificateur un peu plus puissant.
Carte fille accéléromètre / magnétomètre
La carte fille (GY-27) comprenant un accéléromètre et un magnétomètre est fixée sur BleuettePi via un simple connecteur (type barette sécable), il sera certainement déporté afin d'être fixé au corps de Bleuette pour éviter qu'elle ne vibre et renvoie des informations non fiables.Grâce à la récente acquisition d'un four à refusion, il est également possible que la future carte BleuettePi intégre directement les capteurs.
La liste des évolutions de Bleuette sera maintenue sur cette page : BleuettePi : Future version
