Roues non motrice¶
Avertissement
Il s’agit d’un aspect très particulier de la conception dans le cadre de FTC. Il est généralement le fait d’équipes plus expérimentées qui ont eu le temps de tester à plusieurs reprises leurs conceptions et leurs mécanismes avec des logiciels pendant l’intersaison.
Les termes “roues folles” ou non motrices, “roues de suivi”, “modules d’odométrie” et “odométrie” sont souvent confondus au sein de la communauté FTC. Cependant, il existe quelques différences essentielles qu’il convient de garder à l’esprit. L’odométrie est un terme générique qui fait référence à l’utilisation générale de capteurs de mouvement à des fins de localisation. En revanche, les roues non motrices, les roues de poursuite et les nacelles d’odométrie sont des termes synonymes.
Durée
- Roue non motrice¶
Une petite roue non motorisée (généralement une :term:` roueomni <Omni Wheel>`) qui suit la distance parcourue par le robot grâce à l’encodeur attaché à l’axe de la roue.
En général, il y a deux ou trois roues - une ou deux sur les axes x et y pour suivre la position avant-arrière et gauche-droite par rapport au point de départ. En général, les roues odométriques sont suspendues de manière à ce que la roue soit toujours en contact avec les tuiles du sol afin de garantir la précision.
L’odométrie fait référence à l’utilisation de capteurs de mouvement pour la localisation. La localisation est un moyen de localiser la position du robot à un moment donné. La localisation est cruciale dans le suivi de trajectoire et les modes autonomes avancés, car il faut savoir où l’on se trouve pour générer les mouvements nécessaires pour atteindre la destination souhaitée. Le logiciel de localisation joue un rôle majeur dans l’odométrie ; cependant, pour produire des résultats précis, il est nécessaire de concevoir un matériel fiable et précis.
La forme la plus simple d’odométrie est la localisation par codeur d’entraînement. Il s’agit de l’utilisation d’encodeurs mesurant la rotation des moteurs qui alimentent le châssis. Il est possible de lire les données de l’encodeur et de les introduire dans l’équation cinématique de ce châssis spécifique afin d’en déduire la vitesse du corps. La localisation de l’encodeur de l’entraînement est généralement assez simple et facile à mettre en place, car presque tous les moteurs légaux de FTC sont équipés d’encodeurs intégrés. L’installation de la localisation du codeur d’entraînement consiste simplement à brancher des fils, sans matériel supplémentaire.
De nombreuses équipes de la communauté ont convergé vers une solution unique que l’on ne voit pas beaucoup en dehors de FTC : l’utilisation de « roues non motrices », de « roues de poursuite » ou de « pods d’odométrie » (ces termes sont tous synonymes). Il s’agit de petites roues « mortes » ou non motrices (qui ne sont pas mues par un moteur) attachées à un encodeur <#encoders>`_. Deux ou trois roues non mortes sont souvent suspendues au sol pour assurer un suivi précis. La conception à deux roues utilise une nacelle parallèle et une nacelle perpendiculaire (parallèle et perpendiculaire par rapport à l’axe de la roue motrice), mesurant respectivement les mouvements x et y. Le changement de cap est mesuré à l’aide d’un gyroscope. Le changement de cap est mesuré par un gyroscope. Le modèle à trois roues utilise deux nacelles parallèles et une nacelle perpendiculaire, mesurant respectivement les mouvements x et y. Cependant, ce modèle renonce au gyroscope et mesure le cap par la différence avec les deux roues parallèles. Ceci est souvent plus précis dans le contexte du système de contrôle FTC parce que l’IMU BNO055 (utilisé pour le gyroscope dans la conception à deux roues) utilise I2C qui est plus lent que le reste des E/S sur le REV Hub et ne peut pas être lu en bloc. Ces deux problèmes entraînent des dérives minimes qui peuvent s’aggraver avec le temps, ce qui conduit à un système de localisation plus imprécis lorsque l’on utilise la conception à deux roues.
Cependant, la conception de roues non motrices d’une précision constante s’avère être un défi difficile à relever. Elle est souvent très coûteuse. Un jeu de trois roues non motrices coûtera au minimum 100$ pour les seuls encodeurs, avant tout matériel.
Passons en revue les avantages et les inconvénients de chaque système.
Localisation à l’aide des encodeurs du châssis¶
Avantages :
Bon marché (les moteurs que vous utilisez sont probablement déjà équipés d’encodeurs)
Accessible
Très peu de configuration nécessaire
Inconvénients :
La localisation de l’encodeur du châssis sur un châssis mecanum peut être assez imprécise en raison du manque de traction sur les roues mecanums.
Dérivera en cas de forte accélération sur le système de châssis mecanum. La précision sera suffisante pour les modes autonomes de base si l’accélération est limitée.
Nacelles d’odométrie à deux roues¶
Avantages :
Moins cher que le modèle à 3 roues
Assez bonne précision
Aucun réglage du cap n’est nécessaire
Inconvénients :
Sujet à plus de dérive que le modèle à 3 roues
Nacelles d’odométrie à trois roues¶
Avantages :
Suivi relativement précis. Grande précision en mode autonome de 30 secondes
Inconvénients :
Assez cher
L’ajustement du cap est très important
Encodeurs¶
Une grande partie de la localisation effectuée dans les logiciels repose sur les relevés des encodeurs. Les encodeurs sont des capteurs qui suivent les « comptes » ou les « ticks », qui sont des valeurs représentant une certaine quantité d’une rotation. Différents codeurs peuvent avoir un nombre différent de comptes par révolution (CPR), qui est aussi parfois appelé ticks par révolution. Plus le nombre de comptes est élevé, plus les données sont précises.
Les encodeurs sont branchés dans les ports JST-PH des moyeux REV. Ces encodeurs peuvent être intégrés aux moteurs ou externes. Les encodeurs externes doivent toujours être branchés sur un port d’encodeur, mais ils ne sont pas liés au moteur de ce port. Le logiciel permet d’utiliser l’objet moteur pour déterminer la position de l’encodeur. Cela doit être fait avec des moteurs qui n’utilisent pas d’encodeurs. Si vous utilisez des roues mortes, vous n’aurez pas besoin des ports d’encodage du moteur d’entraînement, ce sont donc des ports potentiels que vous pourriez vouloir utiliser.
Si l’on choisit de concevoir des roues non motrices, il n’y a que deux encodeurs recommandés pour FTC : Les encodeurs à alésage REV et les encodeurs U.S. Digital S4T.
REV Passage Intégral¶
Souvent appelés « REVcoders » ou « revcoders », les encodeurs à alésage traversant REV <https://www.revrobotics.com/rev-11-1271/>`_ sont rapidement devenus l’option de facto de la communauté FTC. Les encodeurs REV ont acquis cette réputation en raison de leur prix relativement abordable, de leur fiabilité nettement améliorée et de leur facilité d’utilisation. La conception à alésage traversant s’avère être une amélioration significative par rapport aux conceptions précédentes d’encodeurs de disques optiques. Les codeurs à disque optique sont très fragiles, sujets aux rayures et beaucoup moins tolérants aux défauts de conception.
Encodeur traversant REV¶
Avantages:
La conception à passage intégral est très robuste et facile à concevoir.
Relativement bon marché
RPC élevé
Câblage facile
Inconvénients:
Assez grand par rapport aux autres encodeurs. Il peut être difficile de créer un design compact
De nombreux alésages traversants semblent présenter une résistance légère et irrégulière lorsqu’ils tournent. REV affirme que ce phénomène est normal et qu’il s’atténuera au fur et à mesure que l’encodeur s’usera
Pour forcer l’usure d’un encodeur REV Through-Bore, on peut faire tourner un arbre hexagonal de 1/2 » sur une perceuse à travers l’encodeur pendant quelques minutes.
Points de fixation bizarres
Note
Les encodeurs Through-Bore ont un CPR très élevé (8k). Le REV Hub transmet la vitesse sous la forme d’un entier signé de 16 bits. Cela signifie qu’il ne peut communiquer qu’une valeur maximale de 2^15 (soit 32768). Ainsi, il suffit de 4 rotations par seconde (32k / 8k = 4) pour que la valeur de la vitesse sur le REV Hub subisse un « dépassement d’entier » <https://en.wikipedia.org/wiki/Integer_overflow?oldformat=true>`_. Ce problème se pose surtout lorsqu’il s’agit d’établir des profils de mouvement. Les outils populaires existants (Road Runner et FTCLib) ont des `mécanismes pour traiter ce problème <https://github.com/acmerobotics/road-runner-ftc/blob/e79f8a900f45c9058b67716b5289a52e17769e40/RoadRunner/src/main/java/com/acmerobotics/roadrunner/ftc/Encoders.kt#L66>_ donc ce n’est pas un problème et ne devrait pas influencer votre décision de conception. Gardez simplement ce détail à l’esprit lorsque vous commencerez à programmer.
U.S. Digital S4T¶
L’encodeur d’arbre miniature S4T est une autre option viable utilisée dans les conceptions de roues non motrices. Ces encodeurs sont très petits et peuvent réduire considérablement l’encombrement de votre roue non motrice. L’engrenage de ces encodeurs est idéal pour éviter les chocs.
S4T Encodeur¶
***Avantages:
Très compact
Inconvénients:
Plus cher (près du double du prix)
Moins durable
Fils très fins. Ils ont tendance à se casser facilement s’ils ne sont pas fixés correctement.
L’idéal est de disposer d’un engrenage externe
SRX Mag Encodeur¶
L’encodeur SRX Mag de Cross The Road Electronics est un encodeur magnétique. Il n’est pas utilisé par beaucoup d’équipes FTC en raison de sa complexité d’utilisation légèrement supérieure et du manque de documentation centrée sur FTC. Il est plus populaire en FRC®.
CTRE SRX Mag Encodeur¶
Avantages:
Très compact
Relativement bon marché
Inconvénients:
Nécessite un assemblage
Il n’existe pas beaucoup d’informations utilisables par FTC
U.S. Digital E8T (obsolète)¶
Autrefois l’option de facto pour la plupart des équipes FTC, les encodeurs optiques E8T ne sont plus recommandés car les REV Through-Bores sont une option supérieure à un prix équivalent. La conception du disque optique à trou ouvert de ces encodeurs est confrontée à un certain nombre de défauts de conception frustrants qui les rendent très fragiles et susceptibles de se casser. Le seul avantage qu’ils présentent par rapport aux REV Through-Bores est leur plus faible encombrement.
Encodeur E8T¶
Conception¶
Il existe peu de modèles de roues mortes ou non motrices open source. Les roues mortes sont souvent conçues autour du châssis d’une équipe et les équipes de FTC publient rarement la CAO de leurs propres robots.
Voici quelques modèles de roues mortes ou non motrices accessibles au public :
Odométrie ouverte par 18219
Utilise l’encodeur traversant REV
Le modèle le plus populaire et le plus robuste disponible pour le public
Suffisamment compact pour tenir dans un canal goBILDA
Les éléments à prendre en compte :
Utilise des roues Rotacaster de 35 mm en provenance d’Australie. L’expédition peut prendre un certain temps
goREVdometry
Utilise l’encodeur traversant REV
Suffisamment compact pour tenir dans un canal goBILDA
Les éléments à prendre en compte :
Informations disponibles uniquement sur leur canal Discord
Il n’y a pas eu d’itération depuis un certain temps.
9794 Wizards.exe Design
Suffisamment compact pour tenir dans un canal goBILDA
Il n’est plus recommandé car il utilise l’E8T.
Tension des ressorts¶
Il est vivement recommandé que la conception de votre roue morte comprenne une forme de tension de ressort qui pousse la roue dans le sol. Cela permet de s’assurer que la roue est toujours en contact avec le sol et qu’elle a une traction adéquate. Une force suffisante est nécessaire pour assurer une traction constante et empêcher les roues de glisser. Il faut garder à l’esprit qu’une force trop importante peut soulever un châssis léger du sol et perturber la conduite.
La méthode la plus courante de tension des ressorts consiste à faire pivoter le pod autour d’un point et à exercer une force de rotation à l’aide d’un ressort ou d’un élastique.
Tension du ressort du FTC 14320¶
Une option beaucoup plus spécialisée consiste à utiliser des nacelles d’odométrie à ressort vertical. L’idée est qu’un ressort autour d’un pivot entraîne le déplacement des roues mortes dans l’axe parallèle au sol si la hauteur des roues mortes par rapport au sol change. Les nacelles d’odométrie à ressort vertical ne connaîtront pas ce problème. Toutefois, ce n’est pas vraiment un problème auquel la plupart des équipes seront confrontées. L’élasticité verticale est beaucoup plus difficile à concevoir et n’est pas recommandée pour l’amélioration relativement mineure de la précision qu’elle apporte.
Ressort vertical de la FTC 18172¶
Galerie¶
Odométrie ouverte (Encodeur REV à travers l’alésage)¶
FTC® Équipe 14310 (Encodeur de Passage REV)¶
FTC Team 8802 (Encodeur à Alésage REV)¶
FTC Team 14320 (US Digital S4T)¶
FTC Team 11115 (US Digital S4T)¶
FTC Team 14481 (Encodeur à Alésage REV)¶
FTC Team 3658 (Encodeur REV à Travers l’Alésage)¶
Équipe FTC 3658 CAD¶
FTC Team 7236 (Encodeur à Alésage REV)¶
Équipe FTC 7236 CAD¶
